Ciencia del Suelo y Astrobiología
Conforme uno va leyendo sobre astrobiología, más pruebas compila a cerca de la importancia de la edafología en esta disciplina, por mucho que la ofuscación mental de algunos expertos termine por utilizar el vocablo geología a la hora de referirse al medio edáfico en los medios de prensa. También os hemos comentado que algunos edafólogos pertenecientes al grupo de trabajo responsable de iniciar las tareas para elaborar una clasificación mundial de suelos, plantean incluir los regolitos o suelos extraterrestres. Desde hace algunos decenios, los edafólogos comienzan tímidamente a incorporarte a ciertas investigaciones en la materia. Ahora bien, tenemos mucho que aportar si somos capaces de hacer entender a los astrobiólogos la importancia que podría atesorar nuestra disciplina en sus proyectos. Ya hemos abordado este tema con anterioridad, como el escrito en este post, o en aquel redactado por José Torrent y Vidal Barrón, expertos en la materia. Cuando uno busca noticias sobra la vida exoplanetaria, rápidamente observará que gran parte de sus esfuerzos se concentran en la búsqueda de biomarcadores en los suelos o regolitos, como los de Marte. Y al hacerlo, lo quieran o no, se encuentran trabajando “de algún modo” en edafología. Si se pretende conocer si existió vida en otros cuerpos planetarios, como Marte, los investigadores en la ciencia del suelo tienen mucho que aportar. Cuando buscamos organismos extremófilos en las profundidades de la Tierra, no caemos en la cuenta que , casi “con toda seguridad” llegaron allí, como una lluvia caída del suelo que les recubre, conservando muchos de ellos unas estructuras biológicas adaptadas a condiciones atmosféricas y geoquímica primigenias. Obviamente habría que aclarar que si los regolitos de Marte, por ejemplo, son considerados suelos, también deben serlo lo de los que forman los pisos oceánicos de la superficie terrestre, incluidas las fuentes termales de las que tanto se habla al respecto. Sin embargo, la mayor parte de los edafólogos soslayan cualquier atisbo de interés por este últimos. ¿Cual es la razón? (…)
Francamente, considero que, en general, la comunidad de expertos en ciencias del suelo, padece de ciertos temores y complejos que les inclinan a soslayar la participación con investigadores que trabajan en temas mediáticos y de vanguardia. Me resulta un tanto sorprendente que muchos profesionales dedicados a la investigación de la alteración biogeoquímica de las rocas sean incapaces de hacer entender a sus colegas, la capital importancia de su participación en la búsqueda de la vida en otros planetas. Obviamente no me refiero a todos, por cuanto algunas honrosas excepciones indagan en desiertos prácticamente exentos de vida, como Atacama con vistas a comprobar la edafogénesis en ambientes en donde la alteración geoquímica prácticamente remplaza a la biogeoquímica. Del mismo modo, observamos en los suelos-regolitos marcianos, indicios de horizonación o la presencia en superficie de suelos poligonales, indicadores de edafoturbaciones (haploidización) presuntamente debidas al Hielo, como en los Criosoles terrestres (permafrost). El análisis comparado de la intemperización geoquímica de las rocas versus la biogeoquímica, no solo es del interés de los astrobiólogos, sino de los propios edafólogos, con vistas a aclarar y discernir cual es el efecto de los organismos vivos sobre esa piel de la Tierra a la que llamamos suelo. En consecuencia, todos saldríamos ganando.
Exoplaneta en un Sistema Binario. Fuente WeirdSiences
Así, por ejemplo, en el breve artículo escrito por Javier Gómez-Elvira; (Centro de Astrobiología, INTA- CSIC), uno puede percatarse de la importancia de los suelos en la investigación astrobiológica, por mucho que este autor hable de geología. ¿Lo seguiría haciendo si los edafólogos fuésemos más reactivos ante estos temas? ¡Posiblemente no! Reiteremos por enésima vez que los expertos en la ciencia del suelo estudian como la roca se convierte en suelo-regolito gracias a su alteración biogeoquímica. Los biomarcadores de esta defieren de la geoquímica, es decir de la que acaece en ausencia de vida. Más aun, muchos de estos rasgos morfológicos de la primera son visibles a simple vista, por la que la apertura de calicatas de un par de metros por los futuros robots que escudriñen la superficie de Marte podría ofrecer pistas muy rápidas y sencillas de la posible acción sobre aquellos suelos-regolito de formas de vida pretéritas. Bastaría esta breve sentencia con vistas a mostrar el papel potencial que podemos atesorar en esta disciplina. Sin embargo (…)
Juan José Ibáñez
Exoplanetas y bombardeo de elementos que puedan dar lugar a la vida primigenia. Fuente: NASA
Astrobiología o el origen y evolución de la vida en nuestro planeta
¿Existiría la Tierra si en el proceso de formación de nuestro Sistema Solar el Sol hubiese sido ligeramente más masivo?. ¿Vivirían seres en nuestro planeta si no hubiese habido volcanes en el fondo del mar?. ¿Cómo hubiera evolucionado la vida con unos océanos más ácidos de lo que realmente fueron?. ¿La vida sería como la conocemos actualmente sin la existencia de la Luna?. ¿Cómo se formaron los primeros microorganismos?. Estas son algunas del sinfín de preguntas que nos podemos hacer sobre el origen de la vida en nuestro planeta, cuyas respuestas requieren explorar campos muy diversos como la astrofísica, la geología, la química, la biología, la física, entre otros.
Javier Gómez-Elvira; Centro de Astrobiología, INTA- CSIC
Desgraciadamente no se conocen los vestigios del origen de la vida en nuestro planeta. Los primeros restos biológicos datan de hace 3600 millones de años, cuando ya llevaba unos cuantos millones de años poblando su superficie. Tampoco se tiene restos de los primeros momentos de la formación de la Tierra. Ni se ha detectado ninguna otra forma de vida fuera de la Tierra. Nos encontramos ante un problema de enormes dimensiones y la única herramienta válida que tenemos para abordarle es el Método Científico: observar, modelizar, experimentar y validar.
Si hiciésemos el experimento mental de tratar de recorrer rápidamente en sentido contrario la evolución de nuestro planeta, el punto de partida sería un ambiente con una temperatura media por encima de cero, con ciclos de noche y día, agua abundante en su superficie con los elementos químicos básicos que necesitan los microoganismos que lo pueblan y una atmósfera que protege su superficie de una parte de la radiación emitida por la estrella más cercana. Es un planeta activo, con energía interna, volcanes, movimientos tectónicos. Hace aproximadamente 4500 millones de años, durante su proceso de formación, posiblemente chocó con un asteroide de grandes dimensiones y se formó la Luna. Es parte de un sistema solar con planetas sólidos y gaseosos, los primeros cercanos a la estrella y los segundos más alejados, con zonas donde se acumulan asteroides. Un estrella en proceso de evolución, que permite unas condiciones ambientales aceptables para el desarrollo de la vida, al menos en los últimos 3600 millones de años. Un sistema solar – situado en la periferia de una galaxia en espiral, en la que además del Sol, hay otras más de 200 billones de estrellas- que se formó hace 4600 millones de años a partir de una nube de polvo que contenía los elementos más complejos de la tabla periódica, además de agua y quizás moléculas sencillas necesarias para los procesos prebióticos. Por otro lado, en nuestro propio sistema solar conocemos planetas en los que no es posible ninguna forma de vida. En Mercurio por poner un ejemplo, la temperatura media que supera los 150 ºC . Después de mirar hacia atrás podemos decir, desde un punto de vista científico, que la vida en la Tierra es la consecuencia de la evolución a través de millones de años de una pequeña zona de una galaxia, que nosotros denominamos Vía Láctea.
La Astrobiología estudia el origen y evolución de la Vida, asumiendo la hipótesis que ésta aparece como consecuencia de la evolución del Universo, y trata de dilucidar cuáles debieron ser los pasos necesarios para que esa emergencia se produjera y cómo evoluciona en el planeta en el que se desarrolla.
La formación de sistemas planetarios y la evolución de la estrellas está todavía lejos de conocerse en profundidad. Conocemos el caso de nuestro Sistema Solar, pero obviamente es necesario estudiar más ejemplos de sistemas planetarios.
La parte del Método que representa observación y modelización: detección de exoplanetas, evolución de discos protoplanetarios, evolución de estrellas y otros objetos estelares, etc., son áreas de interés para la Astrobiología. Al igual que la química del medio interestelar, la astroquímica, que trata de analiza la formación de moléculas en un medio en el que la cinética de las reacciones es extremadamente lenta. Moléculas que muy probablemente están en el instante inicial en el que comienzan a formarse los sistemas planetarios.
La evolución desde el protoplaneta hasta que se consolida su estructura: El paso de un bola incandescente a un planeta sólido, con o sin atmósfera, con o sin agua en su superficie está igualmente en el núcleo de la Astrobiología puesto que el conocimientos de estos aspectos determina la evolución del planeta.
En esa evolución, hay que considerar no sólo los aspectos puramente geológicos, puesto que al mismo tiempo que va cambiando el planeta se produce una transformación de su atmósfera -en caso de que exista- y de las moléculas que lo componen, es decir su geoquímica. En este proceso de transformación se ha pasado del vacío extremo interestelar a un medio millones de veces más denso, en la que la cinética química es mucho más rápida. La interacción suelo-atmósfera-océano va transformando la zonas más externas del planeta.
Fruto de la interacción que mencionábamos se forman polímeros cada vez más complejos que llegan, por un mecanismo que actualmente se desconoce, a formar uno o miles de microorganismos diferentes que evolucionan interaccionando con el medio que les rodea. A partir de entonces la evolución es consecuencia de la interacción suelo-atmósfera-océano-microorganismos. Entender cómo se produce este proceso, obviamente está en la base de la Astrobiología.
Los limites de la Vida en la Tierra, es otro de los temas clave en Astrobiología. Desde mediados del siglo pasado se vienen descubriendo microorganismos capaces de vivir en condiciones extremas: por encima de la temperatura de ebullición del agua, por debajo de la de congelación, con valores de acidez extremadamente bajos, o en condiciones de alta salinidad. Estudiar los mecanismos que se utilizan para adaptarse a esas condiciones nos servirá para entender como se puede desarrollar la vida en otros planetas y como puede evolucionar en el nuestro.
Otro aspecto importante es la identificación de las marcas que dejan los microorganismos por el mero hecho de existir, los denominados biomarcadores. Pueden ser moléculas complejas, como por ejemplo azucares, minerales (hay un tipo de magnetita fabricada por una bacteria), o gases, pues la existencia de metano en la atmósfera puede ser evidencia de vida dependiendo de las condiciones del planeta. Estos biomarcadores que se identifican en la Tierra servirán en el futuro, cuando los exoplanetas se puedan caracterizar adecuadamente, para detectar rastros de vida.
El Centro de Astrobiología (CAB), es un centro mixto entre el CSIC y el INTA, que nació con una de las convocatorias del NASA Astrobiology Institute (NAI), al que está asociado actualmente. El CAB ha organizado su actividad en líneas de investigación que cubren la mayor parte de los aspectos antes mencionados y que como se comentaba al principio, por la naturaleza de la investigación que se hace, es transdisciplinar en muchos aspectos, lo que requiere que en él cohabiten astrofísicos, geólogos, biólogos, químicos, físicos, ingenieros.
En el CAB, desde su comienzo, se ha dado especial importancia a la experimentación y al desarrollo de instrumentación. La experimentación forma parte del Método Científico, y es la alternativa para estudiar fenómenos que de otro forma resultarían especialmente costosos. La utilización de cámaras de simulación permite avanzar en el desarrollo de modelos o hipótesis que posteriormente se validarían en esas misiones espaciales de exploración del Sistema Solar y de astrofísica.
La exploración de otros planetas o cuerpos de nuestro entorno, es básica para entender cuáles son los procesos que han llevado a la aparición de la Vida en la Tierra y eventualmente en otro planeta, por ejemplo Marte. En esta tarea, el desarrollo de nueva instrumentación, adecuada a esos objetivos es fundamental y en el CAB se están haciendo grandes esfuerzos en esa dirección.