Llevamos siglos debatiendo el pluralismo de los mundos y la posibilidad de que, más allá del nuestro, otros alberguen vida. Es una cuestión que siempre se ha asociado a la presencia del agua líquida, un elemento esencial por sus extraordinarias propiedades como solvente y medio óptimo para las reacciones químicas, el transporte de moléculas y la distribución de calor.
El agua ya centró las conversaciones entre los pioneros en astrobiología del siglo XIX, cuando emergió la noción de habitabilidad planetaria. Se planteó entonces la necesidad científica de acotar las condiciones que permiten la formación, el desarrollo y la evolución de los seres vivos en el universo. Para resolver la pregunta, tomaron como modelo la vida en nuestro planeta, la única que conocemos hasta el momento.
Materia, energía y tiempo
Con nuestra aproximación, hemos logrado distinguir los requisitos mínimos, además del agua líquida. Nos referimos a los elementos químicos esenciales para construir moléculas biológicas, a la energía necesaria para mantener el metabolismo y al tiempo suficiente para permitir la evolución biológica.
Carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre son los componentes fundamentales de la vida, aunque otros, como el sodio, el magnesio y el hierro, importan porque operan en diferentes procesos metabólicos básicos. En cuanto a las fuentes de energía, la luz y las reacciones químicas son las principales que conocemos.
Sin embargo, al examinar los ambientes más extremos que tenemos aquí, nos hemos dado cuenta de lo versátiles que llegan a ser los organismos en el uso de recursos. Esto nos hace pensar que podríamos estar restringiendo las alternativas imaginables en mundos insólitos, solo porque no han sido ensayadas por la Tierra.
La vieja definición
En el siglo pasado, los astrónomos llegaron a la conclusión de que el término zona habitable abarcaba las superficies planetarias alrededor de una estrella, cuya radiación mantiene estable el H2O líquido. De esta forma, el cinturón habitable de nuestro sol acaba cuando asoman los planetas gigantes.
No obstante, el hallazgo de pruebas de la existencia de océanos y lagos en el interior de satélites de hielo, como Europa y Titán, no encaja en la vieja definición. En ellos, el agua está escondida de la radiación solar, pero se mantiene en estado líquido gracias a otras fuentes de calor, como el derivado del efecto de la atracción gravitatoria de los planetas gigantes alrededor de los cuales orbitan. Esta alternativa ha abierto la frontera de la vida a incontables objetos exoplanetarios a lo largo del universo.
A -150 ºC y con radiación letal
Por otra parte, sabemos que la vida terrestre se desarrolla en nichos donde no llega la luz del Sol, haciéndose hueco entre poros y fracturas de rocas continentales, en las profundidades oceánicas y en lagos subglaciares del continente Antártico. En estos ambientes oscuros, consorcios de comunidades quimiosintéticas aprovechan el sustrato mineral para obtener nutrientes y energía. En su mayoría, son independientes de aportes de la superficie; ellos mismos reciclan los elementos químicos esenciales.
Estos indicios nos animan a preguntarnos por el resto de nuestros requisitos de habitabilidad en las lunas heladas. ¿Cómo son sus ambientes acuosos profundos? ¿De entre ellos, cuáles son habitables? ¿Hay o ha habido vida en alguno?¿Es posible que existan organismos con un origen distinto a los terrestres?
Es lógico que se hayan invertido hasta el día de hoy grandes esfuerzos por encontrar signos de vida en Marte, nuestro planeta vecino. Está cerca y sus características nos recuerdan que, en el pasado, pudo ser muy parecido a la Tierra, con lagos, ríos e, incluso, un océano sobre las llanuras del hemisferio norte.
Las lunas de hielo
Mucho más distantes están las lunas heladas, extensiones congeladas de variada composición, generalmente sin atmósfera, sometidas a temperaturas inferiores a -150 ºC y radiaciones tan intensas que destruyen de inmediato las moléculas orgánicas.
Pero los satélites de hielo reclaman ahora la atención de la astrobiología, porque sabemos que los mayores almacenes de agua líquida en el Sistema Solar están ocultos en su interior, debajo de decenas o cientos de kilómetros de hielo. De demostrarlo se han encargado las sondas Voyager 1 y 2, la Galileo y la Cassini-Huygens, lanzadas desde finales de los 70. Sus descubrimientos iniciaron la oceanografía planetaria y abrieron incógnitas que urge resolver sobre el origen de la vida.
Merecen especial atención los satélites de Júpiter, Europa y Ganímedes, así como Encélado y Titán, del sistema de Saturno. Y podrían también aparecer evidencias de agua líquida en otros objetos planetarios, entre ellos, Tritón, Plutón o algún otro cuerpo del cinturón de Kuiper. Estamos preparados para que la misión New Horizons, que acaba de llegar a ese extremo del Sistema Solar, nos dé alguna sorpresa.
Europa con gran potencial
Europa es uno de los mundos vecinos con mayor potencial para ser habitable. Tiene un tamaño próximo al de nuestra luna, aunque los grandes cráteres de su superficie han sido borrados por la intensa actividad geológica que ha sufrido desde su formación. Aquella queda manifiesta en sus largas fracturas y terrenos partidos en bloques por donde asoman materiales oscuros que parecen surgir de capas más profundas.
La nave Galileo reveló que estos están formados por una combinación de sales de azufre, magnesio y sodio. Su color rojizo permite localizarlos fácilmente entre el brillante hielo que domina la superficie.
Géiseres en tensión
Si se confirmara que provienen del interior lunar, marcarán los lugares donde las misiones espaciales futuras tendrán que buscar señales de vida. El mecanismo por el cual han podido llegar a la superficie nos lo reveló recientemente el telescopio Hubble, cuando observó una nube anómala en Europa en forma de géiser. Sería excelente poder analizar los compuestos expulsados antes de que la radiación los modifique.
La energía para generar esta actividad resulta de las tensiones producidas por la gran masa de Júpiter. El calor así provocado, junto con el derivado de la desintegración de elementos radiactivos de algunos minerales, funde el interior y promueve la separación de capas de diferente composición. El resultado es una estructura con un núcleo metálico, un manto de roca silicatada y un océano y una corteza de agua.
No tenemos todavía datos suficientes para asegurar a qué profundidad se encuentran ni el techo ni el suelo oceánico de Europa. El suelo podemos compararlo con la fosa de las Marianas, en el océano Pacífico, donde la presión alcanza casi once kilobares, la temperatura oscila entre 1 ºC y 5 ºC y su densidad es un 5 % más alta que en superficie. Son atributos que se quedan cortos en comparación con los que deben de tener los océanos mucho más profundos de lunas gigantes del calibre de Ganímedes y Titán, donde las variables fisicoquímicas, como, por ejemplo, la acidez, se ven tan afectadas por la altísima presión que pierden su significado tradicional.
Condimentando con sales
Lo que hace tan especial a Europa es la interacción entre el agua y la roca. No sabemos mucho de esta última, pero si tenemos en cuenta el enérgico vulcanismo del satélite vecino Ío, no es descabellado pensar que hoy sufre actividad térmica. El calor estimula las reacciones entre el agua y los minerales, los disgrega y libera sales y otros nutrientes.
El mar de Europa contiene, por lo tanto, sustancias en solución, lo que apoya la condición de habitabilidad. Entre ellas, hay sales, seguramente las mismas que observamos coloreadas en la superficie. Estas impurezas fueron una de las claves que revelaron la presencia de los océanos de Europa, Ganímedes y Calisto a la nave Galileo, ya que, en disolución acuosa, los electrolitos producen una señal magnética particular en el satélite, inducida por el intenso campo magnético de Júpiter.
Las sales, portadores de nutrientes
La detección de las sales es doblemente interesante, porque, además de rebajar la temperatura de fusión del agua, juegan un papel significativo en los sistemas biológicos terrestres. Son portadoras de nutrientes, transmisoras de impulsos eléctricos, oxidantes en ambientes anóxicos, esto es, escasos en oxígeno, y escudos eficientes contra la radiación. Esto nos lleva a pensar que las sales pueden haber jugado un papel importante en la evolución de la vida. De hecho, el registro geológico terrestre exhibe ejemplos de organismos que han dado con mecanismos para sobrevivir en entornos hipersalinos desde épocas muy tempranas: los seres halófilos.
Aparte del océano, Europa podría albergar capas acuosas más someras. Los llamamos lagos, porque son comparables con los descubiertos en la Antártida, como el Vostok. Cuando afloran a la superficie, originan terrenos de aspecto caótico con bloques flotando en una matriz que parece haber estado fundida. Creemos que se forman por el ascenso de materiales relativamente calientes que funden parcialmente la corteza.
Investigar estas zonas es prioritario, ya que, según esta explicación, los fluidos profundos del océano con todas sus impurezas –compuestos orgánicos, gases, minerales y biomarcadores– van a parar a los lagos y, de ahí, ascienden a la superficie que las naves espaciales alcanzan a observar.
Hielo muy activo
Hablamos de procesos de fusión similares a los que sufren los magmas en la corteza terrestre. Lo extraordinario es que, donde aquí es roca fundida, en Europa es hielo. Por eso, lo denominamos criomagmatismo. Además, según algunos investigadores, la fragmentada corteza de Europa podría estar sometida a una tectónica de placas parecida a la de la Tierra.
Esta dinámica jugaría un papel importante en la habitabilidad, debido a que los nutrientes aprovechables de la superficie podrían transportarse dentro de las placas de hielo descendentes hasta el océano y reciclar así los elementos esenciales de la vida.
A medida que aumenta la distancia a Júpiter, los efectos de su gravedad y de su radiación disminuyen. Aun así, Ganímedes y Calisto poseen océanos salados, tal y como indican sus señales de magnetismo inducido. Ganímedes cuenta, además, con un campo magnético intrínseco, que lo hace único en el Sistema Solar.
El anticongelante de Titán
Al comparar el aspecto de sus superficies, notamos que Ganímedes ha tenido más actividad y energía para evolucionar, ya que hay fracturas por todo el satélite. Ambas lunas contienen tanta agua que, a cierta profundidad, la alta presión la convierte en una fase sólida más densa que el hielo común. Al quedar el líquido entre los dos tipos de hielo, permanece separado de la fuente rocosa de nutrientes, incluidas las sales.
Necesitamos más datos para entender cómo se han enriquecido en electrolitos estos océanos. Podemos pensar, por ejemplo, que en el pasado la roca sí estuvo en contacto con el agua líquida y la cargó de sales. Igual de intrigante es el origen de los minerales detectados en Ganímedes, pues, al contrario que en Europa, no se observan asociados a conductos que enlacen con el interior.
La corteza actual es demasiado gruesa y no hay pruebas fehacientes de criomagmatismo. Las fracturas que exhibe surgieron durante un episodio de expansión global intenso hace varios miles de millones de años. Si al principio de este periodo se produjeron extrusiones criovolcánicas de salmueras, las estructuras geomorfológicas resultantes fueron borradas por la fracturación posterior.
El sistema de Saturno
Más lejos del calor del Sol, en el sistema de Saturno, la Cassini-Huygens también ha detectado en Titán un océano atrapado entre diferentes fases de hielo. Pensamos que el agua está mezclada con un potente anticongelante para mantenerla líquida. El amoniaco es el candidato preferido, porque rebaja la temperatura de fusión de soluciones acuosas hasta valores de -97 ºC y es un buen solvente para moléculas orgánicas.
No obstante, impide la aparición de moléculas hidrofóbicas capaces de compartimentar el líquido, lo que inhibe el desarrollo de micelas y liposomas –estructuras implicadas en la formación de membranas biológicas–. Otra propiedad potencialmente negativa para la vida es la alta basicidad de esta sustancia, que alcanza un pH de 11,3 en mezclas con agua al 15 % de peso de amoniaco. A pesar de ello, hay organismos extremófilos que han desarrollado mecanismos adaptativos para vivir en tan cáusticas condiciones.
En cualquier caso, Titán destaca por su atmósfera cuajada de moléculas orgánicas. Algunas, como el metano, tienen un origen endógeno, producto de la disociación de hielos de la corteza, llamados clatratos de gas. La estructura cristalina de los clatratos son jaulas formadas por moléculas de agua en cuyo hueco interior se alojan compuestos como el metano. Al romperse el cristal, por actividad tectónica o criovolcánica, el volátil se escapa a la atmósfera. La radiación promueve que el metano reaccione con otros elementos, como el nitrógeno, y genere moléculas orgánicas más complejas.
¿Más sorpresas?
Según las imágenes de la Cassini-Huygens, la interacción entre la dinámica de su atmósfera y su superficie modela un paisaje bastante familiar. Hemos observado dunas de partículas de agua e hidrocarburos y canales excavados por fluidos orgánicos, algunos de los cuales van a parar a mares tan extensos como los de América del Norte. Ciertos hidrocarburos son estables en cualquiera de las tres fases –sólida, líquida y vapor– a las temperaturas criogénicas de la superficie de Titán. Asimismo, los modelos meteorológicos predicen que aquellos se evaporan de los mares y precipitan en tormentas, en ciclos como el del agua en la Tierra.
La Cassini-Huygens tuvo la fortuna de pasar cerca del pequeño satélite Encélado en 2005, cuando fracturas de su polo sur emitían chorros de materiales con moléculas simples de carbono y nitrógeno, agua y sales de cloruro sódico. Algunos investigadores abogan por la disociación de clatratos de gas asociada a la reactivación de las fracturas como mecanismo causante de los géiseres. Otros defienden que provienen de un océano bajo el hielo del polo sur.
Queda mucho por investigar, pero, mientras dura la búsqueda, seguiremos aprendiendo de la biología terrestre. Aunque nada nos impide imaginar mundos plurales con otras formas de vida, quizá ocultas en la oscuridad de un lago, en una luna helada más cerca de lo esperado o en el otro confín del cosmos.
Cortesía de Muy Interesante
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