Thea Kozakis
Creciendo en Estados Unidos, mi interés por la astronomía despertó cuando era niña, cuando mi padre me enseñaba los planetas y las estrellas con su telescopio en el jardín de nuestra casa. Vivíamos en una región boscosa, lejos de cualquier tienda (o incluso aceras), lo que nos permitía disfrutar de cielos oscuros y despejados, maravillosos para observar las estrellas. Estas experiencias positivas me llevaron a matricularme en una clase de astronomía en el instituto, lo que no solo consolidó mi amor por el universo, sino que me convenció de dedicarme a ello profesionalmente.
Me inspiró especialmente un episodio de la serie de televisión Cosmos, de Carl Sagan, en el que hablaba de la formación de nuestro planeta Tierra y del desarrollo de la vida. Fue la primera vez que pensé realmente en cómo se había formado el mundo que me rodeaba, y recuerdo que ese día, al volver del colegio, me senté en la hierba, rodeada de un hermoso bosque, y miré a mi alrededor con asombro y admiración. En ese momento, la existencia de planetas alrededor de otras estrellas, llamados exoplanetas, estaba entrando en la conciencia pública. Aprender sobre estos lejanos exoplanetas despertó mi imaginación y me llevó a plantearme una de las preguntas más apasionantes de la humanidad: «¿Estamos solos?».
Allí me interesé especialmente por las biofirmas, es decir, los signos de vida en las atmósferas de los exoplanetas, como el oxígeno o el metano, que son producidos principalmente por la vida en la superficie de la Tierra. Centré mi investigación en cómo cambiarían estas biofirmas en las atmósferas planetarias alrededor de diferentes tipos de estrellas anfitrionas, ya que la luz ultravioleta emitida por estas tiene suficiente energía para romper moléculas, lo que impulsa la química atmosférica y, por lo tanto, los signos de vida. Durante mi tesis doctoral, modelé atmósferas de exoplanetas rocosos alrededor de estrellas «moribundas» y «muertas», llamadas gigantes rojas y enanas blancas, respectivamente, con el fin de determinar cuánto tiempo podría permanecer habitable un planeta en tales entornos, así como para predecir cómo se verían afectadas las diferentes biofirmas.
Después de obtener mi doctorado, recibí una beca posdoctoral en la Danmarks Tekniske Universitet (Universidad Técnica de Dinamarca), donde orienté mi trabajo hacia la realización de modelos atmosféricos que nos ayudaran a diseñar estrategias para buscar de manera eficiente biofirmas con telescopios de última generación, en particular oxígeno molecular (O2) y su subproducto, el ozono (O3). Estos futuros telescopios, como el Habitable Worlds Observatory y el LIFE (Large Interferometer For Exoplanets), se están diseñando con el objetivo específico de observar las atmósferas de planetas rocosos del tamaño de la Tierra, lo que nos permitirá comenzar la búsqueda de biofirmas en profundidad. Ambas misiones están interesadas en detectar signos de O2, ya que constituye aproximadamente el 21 % de la atmósfera actual de la Tierra y es producido principalmente por la vida vegetal.
Sin embargo, hay situaciones en las que será extremadamente difícil o imposible detectar el O2, como en entornos con bajos niveles de O2 (similares a los de la Tierra hasta hace 500 millones de años) o en longitudes de onda infrarrojas (que empleará la misión LIFE). En tales situaciones, se ha sugerido que se utilice el ozono (O3), un subproducto del O2, para inferir la presencia de O2. Gracias a la libertad de investigación que me proporcionó mi beca posdoctoral en Dinamarca, decidí iniciar un nuevo proyecto que sería el primero en poner a prueba esta creencia generalizada de que el ozono sería un indicador fiable del O2 durante la búsqueda de biofirmas. Por mi experiencia durante el doctorado, sabía que la formación de ozono a partir del O2 dependía en gran medida de la cantidad de flujo ultravioleta emitido por la estrella anfitriona, por lo que me pregunté hasta qué punto el ozono podía ser fiable para predecir la cantidad de O2 en la atmósfera de un planeta. Mediante un cuidadoso modelado atmosférico, mi trabajo demostró que la relación entre el oxígeno molecular y el ozono era mucho más complicada de lo que se pensaba, y que se necesitan más estudios para poder utilizar el ozono como indicador del O2 en las misiones de próxima generación.
Tras finalizar mi beca en Dinamarca, el IAA me brindó una excelente oportunidad no solo para continuar, sino también para ampliar mi trabajo como investigadora postdoctoral Severo Ochoa. Me incorporé al IAA en octubre de 2024 y, desde entonces, he podido seguir investigando el uso del ozono como biofirma sustitutiva, explorando cómo cambia la relación entre el oxígeno molecular y el ozono cuando hay variaciones de diferentes biofirmas gaseosas en la atmósfera, como el óxido nitroso (N2O), conocido como «gas de la risa», y el metano (CH4), un conocido gas de efecto invernadero. Además, he comenzado a realizar estudios utilizando modelos atmosféricos para aprender más sobre cómo se acumuló el O2 en la atmósfera de la Tierra primitiva, lo que nos permite plantear hipótesis sobre cómo podría ser este proceso en planetas similares a la Tierra alrededor de diferentes estrellas anfitrionas.
El IAA es un entorno perfecto para continuar mi investigación y colaborar con especialistas en diferentes áreas: desde modelados de atmósferas de planetas del Sistema Solar hasta caracterización de exoplanetas con algunos de los telescopios mas sensibles del mundo. Además, tiene la ventaja añadida de estar ubicado en Granada, ¡una ciudad que me encanta!
Las biofirmas son gases que se producen principalmente de forma biológica en la Tierra y, por lo tanto, son posibles indicios de vida en atmósferas exoplanetarias. Tres biofirmas populares son el oxígeno molecular (O2), el metano (CH4) y el óxido nitroso (N2O). Crédito: Thea Kozakis