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Sinergias biológicas para calentar
un planeta

Alberto González Fairén

La colaboración entre comunidades biológicas contribuyó a mantener habitable la Tierra primitiva. ¿Es un modelo exportable a Marte o a planetas extrasolares?
ara establecer una estrategia razonable de búsqueda de vida fuera de la Tierra, es esencial entender cómo se formó la vida en nuestro planeta. En un trabajo liderado por Joseph Michalski, de la Universidad de Hong Kong, se propone que una manera de entender el origen de la vida puede ser investigar las fuentes de energía que empleaban las primeras formas vivas sobre la Tierra, como eran el hidrógeno molecular, el azufre y el hierro.

El grupo de Michalski plantea que esta estrategia incluso podría dar mejores resultados para la búsqueda de vida en Marte que en la Tierra, a pesar de la riqueza biológica de la Tierra actual y del entorno frío y seco que caracteriza a Marte hoy. La razón es que apenas queda nada de la corteza terrestre primitiva, en la que la vida surgió hace 4.000 millones de años: la tectónica de placas y la actividad continuada de una biosfera exuberante han reciclado casi toda la evidencia geológica y paleontológica de esa época remota.

En cambio, en Marte no hay tectónica de placas, y por lo tanto la inmensa mayoría de las rocas de la superficie son mucho más antiguas que las de la Tierra. Y en ellas se preservan múltiples huellas de una corteza antigua rica en hierro y azufre, y con evidencias de actividad hidrotermal, que podrían haber favorecido el inicio de actividad biológica.

Por lo tanto, estudiar fuentes de energía antiguas, aunque ya no sean las más comúnmente usadas por la biosfera terrestre hoy, es un paso en la buena dirección para entender el origen de la vida. En otro estudio que complementa al primero, liderado por Kazumi Ozaki del Instituto de Tecnología de Georgia, se propone que la interacción de comunidades microbianas que usaban hidrógeno molecular como fuente de energía, con otras que inventaron la fotosíntesis anoxigénica, pudo proveer a la atmósfera de la Tierra primitiva de la cantidad de gases de efecto invernadero suficiente como para inducir un grado de calentamiento global capaz de mantener a nuestro planeta con temperaturas cálidas al principio de su historia geológica.

Esta interacción de la biosfera primitiva con su planeta de origen parece que pudo ser esencial para compensar la menor cantidad de energía solar que recibía la Tierra hace 4.000 millones de años. En esa época, el Sol era un 25% menos luminoso que hoy, lo que hubiera complicado mantener templada la atmósfera de la Tierra. Sin embargo, tenemos pruebas incontrovertibles de que la Tierra tenía agua líquida sobre su superficie ya entonces. El modelo de Ozaki podría aclarar este dilema.

El calentamiento global estaría producido sobre todo por la acumulación de metano en la atmósfera, un potente gas invernadero. Y las condiciones de acumulación de metano podrían responder a la actividad de biosferas en estados evolutivos muy primitivos. La mayor novedad del análisis de Ozaki es la introducción de una imagen de sinergia: modelos previos de calentamiento de la Tierra primitiva habían estudiado el aporte de gases de efecto invernadero producido por metabolismos microbianos aislados, que no eran capaces individualmente de proveer el nivel de calentamiento requerido. El nuevo estudio combina la metanogénesis con la fotosíntesis primitiva y con el reciclaje químico de la superficie, reflejando mejor la complejidad de un planeta vivo.

Otro punto relevante del estudio de Ozaki es que sus conclusiones podrían ser exportables a algunos exoplanetas, ya que su modelo se puede regular para adaptarlo a mundos de diferentes tamaños, geologías y parámetros orbitales. Por lo tanto, el modelo puede ser aplicable a mundos orbitando estrellas con distintas luminosidades.

Por ejemplo, hoy sabemos que la mayoría de los planetas potencialmente habitables en nuestra galaxia orbitan estrellas enanas rojas, que son mucho más numerosas que las estrellas tipo Sol. Los desequilibrios químicos en la atmósfera y la corteza de la Tierra primitiva nos señalan la presencia de comunidades biológicas primitivas en el registro fósil, y desequilibrios similares pueden ser detectados por la nueva generación de telescopios espaciales en planetas orbitando enanas rojas.
Comparación de tamaños entre el Sol y Trappist-1...
Comparación de tamaños entre el Sol y Trappist-1, una enana roja
con al menos siete exoplanetas en órbita. (ESO) Click para ampliar!
Para completar el escenario, un estudio liderado por David Catling, de la Universidad de Washington, señala que analizar la historia geológica y biológica de la Tierra puede ayudar a identificar actividad biológica en exoplanetas. Por ejemplo, es conocido que la presencia conjunta en una atmósfera de metano y dióxido de carbono u oxígeno molecular no es químicamente sostenible a largo plazo, a menos que exista una fuente que renueve el metano. El trabajo de Catling demuestra que esta fuente sólo puede ser biológica, producto del metabolismo bacteriano. Otros mecanismos abióticos propuestos históricamente, tales como el vulcanismo o el impacto de cometas, nunca serían capaces de producir las cantidades de metano mínimas necesarias como para poder acumularse en una atmósfera oxidante.

Y esto nos trae de vuelta a nuestro Sistema Solar. El rover Curiosity ha medido máximos de concentración de metano en la atmósfera de Marte al final de los veranos en el hemisferio norte, y que se repiten cada año. Los máximos son de magnitud considerable y no pueden ser explicados por los ciclos de congelación y descongelación estacionales del hielo superficial. ¿Dónde se origina el metano marciano, y cómo se acumula en una atmósfera básicamente formada por CO2? El orbitador ExoMars de la ESA está exquisitamente capacitado para medir la distribución, concentración y comportamiento del metano en la atmósfera marciana, y justo este mes se inserta en su órbita definitiva y comienza sus observaciones. Seguro que nos proporcionará algunas respuestas.
 
 
Madrid, España, 05 de Marzo de 2018.
 
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