El estudio de la Tierra como planeta habitable nos permite hacer suposiciones iniciales sobre la detección de vida en planetas alrededor de otras estrellas utilizando satélites en órbita que hoy en día se encuentran en planeación. El objetivo de esta investigación es estudiar atmósferas de planetas que son habitables o potencialmente habitables para determinar las características que nos permitirían detectar vida en ellos. Esta investigación está compuesta de tres temas generales en los que se inscriben investigaciones particulares. Los temas generales son: 1. La Tierra como planeta habitable, 2. Marte como mundo habitable, 3. Caracterización de mundos habitables alrededor de otras estrellas. Tema general 1. La Tierra como planeta habitable Dentro de este aspecto se estudiará a la Tierra durante su periodo con mayor cantidad de O_2 (periodo Carbonífero). La alta concentración de oxígeno pudo repercutir en la química atmósferica (Navarro-González et al. 2001), en particular en los compuestos generados por relámpagos de tormenta que podrían incidir en el clima terrestre (Price & Rind, 1994a). Nuestra investigación consistirá en estudiar los productos nitrogenados de los relámpagos (NO_x = NO + NO_2) y su influencia en el clima terrestre. Otra repercusión de la alta concentración de oxígeno pudo ser que los incendios forestales fueran mucho más frecuentes. La quema de material orgánico debida a incendios de zonas costeras cubiertas de vegetación genera clorometano (CH_3Cl) un compuesto recientemente identificado como posible indicador de vida (Segura et al. 2005). Duración del proyecto: 2 años (año 1 y 2). Colaboradores: Rafael Navarro González (ICN, UNAM), Pablo Velázquez (ICN-UNAM), James Kasting (Pennsylvania State University). Tema general 2. Marte como un mundo habitable El caso de la terraformación ha sido estudiado con anterioridad y se calcula que la liberación del CO_2 congelado en los polos de este planeta permitiría crear una atmósfera respirable para plantas y eventualmente para seres humanos. Investigaciones en desarrollo muestran que el NO_2 pude servir como gas de invernadero con la capacidad suficiente para elevar la temperatura de Marte y comenzar a liberar el CO_2 congelado, lo que aumentaría el efecto invernadero en un proceso de retroalimentación continua, hasta que la temperatura se eleve por arriba del punto de congelación del agua y el planeta sea habitable para organismos que repiran CO_2. Si demostramos la viabilidad de NO_2 como gas de invernadero para iniciar la terraformación de Marte el siguiente paso sería proponer un método para producirlo. Hasta ahora los gases de invernadero propuestos para terraformar Marte resultan demasiado caros energéticamente (McKay and Marinova, 2001), sin embargo la producción de NO_2 es relativamente sencilla pues se forma de manera natural en la química atmosférica a partir de óxido de nitrógeno (NO) el cuál puede generarse con descargas eléctricas (Navarro-González et al. 1998) Duración del proyecto: 3 años. Colaboradores: Sandro Cervantes Núñez (Estudiante de doctorado del posgrado en Ciencias de la Tierra a partir del semestre 2009-II), James Kasting (Pennsylvania State University). Tema 3. Caracterización de mundos habitables alrededor de otras estrellas. Para detectar vida en planetas alrededor de otras estrellas utilizando instrumentos en órbita alrededor de la Tierra se requiere estudiar las características globales (superficiales y atmosféricas) que nos permitirían distinguir un mundo habitable o potencialmente habitable de uno que no lo es (Meadows 2006). En este caso se desarrollarán dos líneas de investigación, la primera para planetas con atmósferas ricas en oxígeno (O_2) y la segunda para planetas con atmósferas ricas en bióxido de carbono. A) Hasta el momento la única forma de determinar la composición de la atmósfera de un exoplaneta es a partir del método de tránsito (por ejemplo, Tinetti et al. 2007), detectando y analizando la luz de la estrella que atraviesa la atmósfera planetaria. Nuestra investigación consistirá en calcular el espectro de tránsito de planetas rocosos con atmósferas ricas en O_2 y determinar que si es posible medir este tipo de espectros con instrumentos actuales o en desarrollo. Duración: 1 año (año 1). Colaboradores: Lisa Kaltenegger (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics). B) El caso de los planetas con atmósferas ricas en CO_2 es uno de los problemas más interesantes para la detección de vida. Ejemplo de esto es nuestro propio planeta que fue habitable y habitado desde hace unos 3 mil 500 millones de años y sin embargo, si pudieramos observarlo remotamente durante esa época sólo encontrariamos en su espectro las señales del CO_2, vapor de agua y metano. Sin duda lo caracterizaríamos como un mundo habitable pero, hasta donde sabemos, su espectro no mostraría compuestos que indicaran la presencia de vida (Kaltenegger et al. 2007). El objetivo de esta investigacíón es encontrar compuestos indicativos de vida (bioseñales) para planetas ricos en CO_2, como la Tierra primitiva. Para ello se estudiarán pigmentos fotosintéticos que pueden absorber grandes cantidades de radiación en zonas particulares del espectro como es el caso del llamado borde rojo de la clorofila (Kiang et al. 2007). El metano también será estudiado para determinar la tasa máxima de producción por procesos geológicos y delimitar si es posible considerarlo como bioseñal bajo circunstancias particulares. Duración: 3 años. Colaboradores: Nancy Kiang (NASA-GISS), Victoria Meadows (University of Washington State), Andrés Guzmán Marmolejo (estudiante de doctorado del posgrado en Ciencias de la Tierra), Marisol Sánchez Flores (estudiante de maestría del posgrado en Ciencias de la Tierra).

Las contribuciones de este proyecto serán: A) Una mejor comprensión de los procesos atmosféricos ocurridos durante el periodo Carbonífero y la aplicación de estos conocimientos para delimitar las propiedades de mundos habitables con características atmosféricas similares. B) Se propondrá una forma energéticamente viable para iniciar el proceso de ingeniería planetaria que signica la terraformación de Marte, haciendo este proyecto una posibilidad más cercana a la realidad que a la ficción. C) Mejor entendimiento de la química atmosférica de planetas potencialmente habitables, así como métodos específicos para su caracterización. Los resultados de estas investigaciones son relevantes para la planeación de proyectos como el Terrestrial Planet Finder de la NASA y Darwin de la ESA, que se encuentran actualmente en estudio.