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Noticia Nº63: ¿Por qué sería buena noticia que Marte nunca haya tenido vida?

Noticia Nº63: ¿Por qué sería buena noticia que Marte nunca haya tenido vida?

Los humanos llevan buscando evidencias de vida en Marte desde que  Schiaparelli observó los “canales de Marte” en 1877. Pero, ¿que ocurre si nos planteamos la hipótesis alternativa?

Hace poco publiqué un pequeño ensayo en The Conversation sobre la búsqueda de vida antigua en Marte y cómo la idea alternativa, esto es, que en Marte nunca se haya dado la vida, aunque haya reunido condiciones de habitabilidad, sería muy interesante para conocer los posibles orígenes de la vida. El formato de artículo en The Conversation es corto y necesariamente se dejan muchos matices e ideas en el tintero, por lo que voy a transcribirlo aquí, editando y ampliando el texto para quienes tengan interés en el tema.

El 18 de febrero de 2021 aterrizó en el cráter Jezero de Marte el rover Perseverance, un geólogo robótico que estudiará la composición de rocas, el subsuelo y el clima y que, en conjunto con las misiones de los rovers Curiosity (aún activo) y los roves Spirit y Opportunity (semi-activos) aumentarán mucho nuestro conocimiento de la geología, condiciones geoquímicas y ambientes pasados y presentes de Marte. El aterrizaje del rover Perseverance ha sido el primer éxito de la misión Mars 2020 y su desarrollo contó con participación española: el instrumento MEDA, una estación meteorológica y ambiental desarrollada por el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA).

Instrumentos científicos a bordo del rover Perseverance. Imagen: NASA/JPL

La llegada de Perseverance ha avivado el debate sobre si hay o hubo vida en Marte, y su habitabilidad presente o pasada. Los científicos esperan con avidez los nuevos datos que la instrumentación del rover irá enviando a la Tierra. Primero, debemos aclarar que ‘Habitabilidad’ no es un término equivalente al que usamos en el lenguaje común al referirnos a las casas, ni quiere decir que los humanos puedan vivir allí, sino que define las condiciones geoquímicas y ambientales favorables para el origen y evolución de la vida. La misión tiene una serie de objetivos, tanto científicos, como tecnológicos. Entre los objetivos científicos de la misión está estudiar la habitabilidad y la búsqueda de evidencias de vida microbiana antigua.

¿Por qué evidencias de vida microbiana antigua?

Hoy en día, por lo que sabemos, es improbable que en Marte haya vida. Hay varias razones para pensar ello: las condiciones extremas, incluso demasiado extremas para los extremófilos terrestres; la alta irradiación y presencia de sales altamente oxidantes (como el perclorato) en la superficie hace muy difícil la presencia, no ya de vida celular, sino de materiales orgánicos. Por último, las hiper-áridas y frías condiciones actuales de Marte se establecieron hace aproximadamente 2900 millones de años, al inicio del periodo Amazoniano. Es decir, Marte se encuentra desde hace muchos millones de años en un periodo de muy baja actividad y en un estado general de equilibrio, que no favorece el sostenimiento de organismos vivos. Antes de ello, durante el periodo Hesperiano, Marte sufrió un periodo de intensa actividad volcánica, caracterizado por la emisión de enormes cantidades de óxidos de azufre a la atmósfera, que, en forma de lluvia ácida, que alteraron las rocas. La superficie se transformó y prácticamente no quedaron lugares habitables. Al final del Noachiano, hace 3700 millones de años, la habitabilidad del planeta ya comenzó a disminuir drásticamente, con la pérdida del campo magnético del planeta. Aun así, tenemos un periodo de habitabilidad desde el Noachiano al inicio del Hesperiano, entre hace 4200 y unos 3000 millones de años, en el que pudo originarse la vida.

Geologic Time Scales on Earth, Mars, and the Moon
Edades de la Tierra, Marte y la Luna. La vida en la Tierra pudo originarse al mismo tiempo que en Marte, hace unos 4000 a 4200 millones de años.

Pensemos ahora en la vida de nuestro planeta. La vida emergió muy rápido, en algún momento hace más de 4000 millones de años, y, durante la mayor parte de su historia, la Tierra estuvo habitada solo por microorganismos. La evolución necesitó unos 2000 millones de años para que surgieran las células eucariotas y 3400 millones de años para que surgieran plantas y animales. Para entonces, Marte ya se encontraba desde hacía mucho tiempo en el hiperárido periodo Amazoniano, tras un periodo de cambios muy drásticos que posiblemente llevaran a la extinción de muchos de sus potenciales ecosistemas. Tiene sentido asumir que, de haber existido vida en Marte, esta era microbiana y existió hace más de 3000 millones de años. De ahí que la misión busque “evidencias de vida microbiana antigua”. Naturalmente, esto no excluye una pequeña posibilidad de que aún exista vida en Marte, en ecosistemas subterráneos u oculta en formaciones ricas en arcillas.

En la exploración espacial tomamos como referencia la vida terrestre actual, pues no conocemos otra. El inconveniente es que, si no se ven evidencias de vida marciana, ya sean antiguas o actuales (algo probable), nos preguntaremos si es porque no sabemos qué buscar exactamente.

¿Qué evidencias de vida (biofirmas) buscamos?

La ubicación del Perseverance no es casual y ha sido calculada con precisión. Si queremos buscar evidencias de vida, debemos ir a un sitio favorable. En el cráter Jezero podría haber estado ese lugar: el delta de la desembocadura de un río. El abanico de sedimentos y las estructuras típicas de costa y ribera fluvial pueden ser un buen sitio a la hora de buscar evidencias de vida. Pero, ni el que haya habido agua líquida ni que haya evidencias de que el agua formó paisajes familiares, con sus ríos y valles, implica que haya habido vida. Hay que buscar las evidencias. Agua líquida no es evidencia de vida.

Zona de operaciones del Perseverance en cráter Jezero. El cauce seco del río se ve en la parte superior izquierda, con el abanico de sedimentos del delta en su desembocadura. Mars Express/ESA/DLR/FU-Berlin

Hay toda una serie de posibles biofirmas que podrían dar pistas sobre la existencia de vida antigua en Marte: minerales y estructuras formados o transformados por organismos vivos, determinadas huellas geoquímicas y, las mas obvias, moléculas orgánicas que los organismos vivos han dejado a su paso. Para la búsqueda de biofirmas orgánicas, el Perseverance está equipado con SHERLOC, un instrumento basado en la espectrometría Raman, capaz de identificar minerales y encontrar moléculas orgánicas. Sin embargo, debemos diferenciar entre “molécula orgánica” y “biofirma orgánica” o “biomarcador”. Las moléculas orgánicas podrían ser un indicio de vida, pero, cuidado: en realidad, pocas lo son. A éstas las llamamos biomarcadores, que podemos definir como una molécula orgánica cuya presencia sólo puede ser explicada mediante su síntesis, o la síntesis de su precursor, por un organismo vivo, y que podemos trazar hacia su fuente biológica.

Para entenderlo, pensemos en el petróleo. Desde el inicio de la moderna ciencia de la Geología, se discutía acerca del origen del petróleo, dividiéndose los científicos entre quienes postulaban un origen geoquímico y los que sostenían un origen biológico. En los años 1930 intervino un químico en el debate, Alfred Treibs que descubrió metaloporfirinas en los combustibles fósiles. Las porfirinas del petróleo, o petroporfirinas proceden de la alteración de moléculas biológicas, como el grupo hemo o la clorofila. No hay ninguna fuente geoquímica que pueda dar lugar a la formación de porfirinas, por lo que éstas sólo se explican si el petróleo se formó a partir de organismos vivos y, por tanto, son biomarcadores. Así, estudiando los biomarcadores (de nuevo, compuestos cuyo origen solo podemos atribuir a la vida), sabemos que el petróleo está formado por los restos orgánicos de ecosistemas de hace millones de años, transformados químicamente durante el tiempo geológico en procesos que llamamos diagénesis y catagénesis.

Biomarcadores que pueden encontrarse en rocas de la Tierra (abajo) conectados con sus precursores biológicos (arriba). Encontrar éstos compuestos en Marte implicaría que el potencial metabolismo marciano presenta la vía metabólica del escualeno

Si SHERLOC encuentra moléculas orgánicas, primero debe evaluarse si son biomarcadores válidos o su presencia puede interpretarse con la hipótesis alternativa. El problema de la búsqueda de biomarcadores orgánicos implica asumir que el metabolismo terrestre es universal. Por ejemplo, ¿podríamos encontrar la porfirina de Treibs como biomarcador en Marte? Solo si el metabolismo marciano ha producido moléculas basadas en el anillo de porfirina, como la clorofila. En la geología terrestre, los biomarcadores orgánicos que se encuentran son, fundamentalmente, derivados del metabolismo de lípidos. ¿podríamos encontrar biomarcadores como los hopanos en Marte?. Buscarlos implica asumir que la vía metabólica del escualeno es universal; teniendo en cuenta que es una vía del metabolismo secundario que surgió en la Tierra algunos cientos de millones de años tras el origen de la vida, quizá es un tiro al aire. Si se encontraran biomarcadores similares en Marte a los que hay en la Tierra, sería un hallazgo revolucionario que apuntaría a la universalidad del metabolismo. Por su composición, en principio moléculas como los aminoácidos y otras moléculas orgánicas simples NO son biomarcadores. Esto es debido a que pueden formarse fácilmente sin necesidad de organismos vivos.

Los minerales también pueden ser biofirmas:

Formiato de calcio del Alkali Lake (Oregón, Estados Unidos)

Recogimos estos cristales de formiato, una sal orgánica, en un lago salino similar a los que pudo haber en Marte. Es un lago salino en el que, debido a sus condiciones mas extremas, la vida es más limitada, pero presente. Como resultado de la actividad biológica del lago, se formaron estos cristales de formiato de calcio, que quedaron entre las sales evaporadas del lago. El (improbable) hallazgo de sales orgánicas como ésta en Marte tendría gran impacto (como lo tendría el hallazgo de cualquier compuesto orgánico en Marte) y en las redes sociales se extendería la idea de que hubo vida.

A diferencia de la porfirina, el formiato (y la mayoría de las sales orgánicas, como acetatos y oxalatos) puede ser abiótico y no es un biomarcador. ¿Cómo sabemos entonces que estos cristales tienen un origen biológico?. Porque, aparte de su composición, el mineral presenta otras biofirmas, que pueden resumirse en el desequilibrio físico-químico con el resto de los minerales y materiales del lago. Por ejemplo, la distribución isotópica del carbono en éste mineral es diferente que en el carbono inorgánico del lago. Además, el estado de oxidación del carbono en el mineral es distinto del carbono inorgánico del resto del lago. Biofirmas fisicoquímicas, como el análisis de isótopos o el desequilibrio químico, son fundamentales para identificar huellas de vida pasada. El análisis de biofirmas es muy complejo y requerirá en su momento el transporte de muestras a la Tierra. Esto es algo que está previsto en uno de los objetivos tecnológicos de la misión del Perseverance, donde se prepararán muestras para su envío a la Tierra en otra misión futura.

Otro ejemplo de biofirma mineral: el mineral carbonatado de la corta Filón Norte de Tharsis (Huelva). Este mineral presenta una alternancia de carbonatos y sulfuros y diversas biofirmas; su origen está relacionado con la actividad de biofilms bacterianos en el fondo de una cuenca somera hace millones de años. Encontrar este tipo de estructuras en Marte podría ser una evidencia de vida antigua.

¿Y si no se encuentran evidencias de vida?

Desde el punto de vista de la publicidad y la financiación, buscar indicios de vida es una buena estrategia. Y, dado que no encontrarlos no implica que no existan, deja la cuestión abierta para continuar justificando más misiones. ¿Qué ocurre si nos planteamos la hipótesis alternativa y nos centramos en ella? Es mucho menos mediático, pero, que en Marte no haya vida, ni la haya habido, también sería una buena noticia y algo muy interesante.

Si Perseverance no encuentra indicios de vida, el público podría verlo como un fracaso. Sin embargo, la exploración de Marte siempre es un éxito, tanto por el conocimiento que nos aporta, como por las tecnologías derivadas. Si Marte nunca ha tenido vida, pero (como ya sabemos) tuvo un periodo de habitabilidad, eso implicaría disponer de un planeta en el que se reunieron las condiciones que (pensamos) propiciaron la vida, pero que esta se haya detenido en su inicio; tendríamos un escenario único para entender el origen de la vida terrestre.

No es una idea descabellada. El rover Curiosity encontró materiales que pudieron ser claves en el origen de la vida, formando un escenario intacto durante millones de años, libre de los cambios provocados por una potencial biosfera marciana.

Rocas de fosfato (A), meteoritos de hierro (B) y vetas con sulfatos (C) encontrados en Marte por el rover Curiosity. Todos juntos son ingredientes para el origen de la vida. NASA/JPL-Caltech/LANL/CNES/IRAP/LPGNantes/CNRS/IAS/MSSS

Bien es cierto que se piensa que la mayor parte de los sulfatos se formaron durante la alta actividad volcánica del periodo Hesperiano, pero si consideramos las condiciones que, pensamos, debieron darse para el origen de la vida, puede que en Marte tengamos ese escenario intacto. Por ejemplo:

  • Lagos someros sometidos a evaporación, con ciclos de desecación e inundación y procesos de meteorización que den lugar a la formación de diversos minerales secundarios, de alteración y evaporíticos
  • Dinámica del planeta que permita cambios de temperatura, presencia de volcanismo, y en especial volcanismo de carbonatitas.
  • Presencia de hierro metálico de origen meteorítico o del propio planeta
  • Una atmósfera no oxidante que, potencialmente, permita sostener la formación de compuestos como HCN o urea (aun no sabemos si la atmosfera de Marte permitió la síntesis de compuestos orgánicos, como ocurre actualmente con la atmósfera de Titán)
  • Rocas ricas en fosfato, abundantes en Marte y no alteradas por actividad biológica. En la Tierra, el ciclo biológico del fosfato durante millones de años es fundamental en la geoquímica del fósforo. En Marte encontramos rocas formadas por merrillita y whitlockita, fosfatos poco comunes en la Tierra, donde la vida ha transformado y procesado una parte del fosfato de la superficie. Para mi, estas rocas fosfatadas son muy sugerentes de, primero, falta de vida marciana y, segundo, que se dieron las condiciones químicas adecuadas para su origen.

Si nos planteásemos la hipótesis de que en Marte no hubo vida, pero se dio la habitabilidad, podríamos estudiar si se han preservado los escenarios que nos planteamos en el laboratorio para el Origen de la Vida. Por ejemplo, podemos buscar minerales que pudieron estar implicados (como minerales secundarios de fosfato), o si se han preservado complejos cianurados (o determinadas moléculas que no serían biomarcadores, sino marcadores de las condiciones del origen de la vida), en los materiales del subsuelo, a salvo de la irradiación y la oxidación de la superficie. Como ocurre con las biofirmas, es una búsqueda difícil debido a las transformaciones que sufrió Marte durante el volcanismo hesperiano. Pero, asumir la hipótesis alternativa de que en Marte no evolucionó la vida pero se dieron las condiciones para ello, podría ser muy productivo.

El planeta en su periodo “prebiótico” pudo mostrar unos componentes y características distintivos. Encontrarlos en Marte sería fundamental para nuestras ideas sobre el origen de la vida.

Es probable que no se encuentren evidencias de vida en Marte, y la pregunta seguiría sin respuesta (“la ausencia de evidencia no es evidencia de ausencia“). Pero, si tomamos la idea de que en Marte nunca proliferó la vida, podríamos centrarnos en las condiciones que, pensamos, debieron darse para su origen. Si lo que encontremos encaja, ¿por qué no evolucionó la vida? ¿Faltaba algún ingrediente? ¿La dinámica de Marte no lo permitió? ¿Proliferó un tipo de vida distinto? Junto con el trabajo de laboratorio y lo que sabemos sobre nuestro planeta, quizá podríamos entender cómo empieza la vida y su evolución.

Si en Marte hubiera existido vida avanzada (y los ecosistemas bacterianos lo son), las preguntas sobre el origen de la vida seguirían abiertas. Sin embargo, un Marte sin vida podría ser la gran oportunidad para conocer nuestro propio origen.

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2 Comments

  1. Resulta curioso pensar en la universalidad del metabolismo cambiando las condiciones de un planeta. ¿Se darían los mismos compuestos? ¿Encontraremos algo diferente? ¿Seremos capaces de detectar y entender ese algo si es diferente?
    Si para que se dé alguna forma de vida más compleja tenemos que reunir las características de la tierra, veo que se reducen las probabilidades de que nos vengan a “visitar extraterrestres”…
    También llama mucho la atención lo que se considera “éxito” desde un punto de vista científico en contraposición al mediático.
    Gracias por la entrada!

    Anónimo

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