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Entornos ácidos en el Sistema Solar interior
Alberto González Fairén
La idea de que los entornos químicos dominantes en los planetas terrestres del Sistema Solar han sido moderada a extremadamente ácidos, comienza a abrirse paso. Recientemente se ha demostrado que los océanos primitivos de la Tierra también eran ácidos. El descubrimiento de arcillas en los terrenos más antiguos de Marte, sin embargo, plantea nuevos interrogantes.
urante la primera mitad del eón Proterozoico, entre 2.500 y 1.600 millones de años antes del presente, los océanos de la Tierra eran muy pobres en oxígeno, y su pH era considerablemente inferior al actual (cerca de 8), debido probablemente a las elevadas concentraciones de hierro y azufre que contenían en disolución. La evidencia ha llegado en forma de pigmentos fotosintéticos fosilizados descubiertos al norte de Australia, que demuestran la existencia de bacterias fotosintéticas en los océanos de hace más de 1.600 millones de años (Figura 1). Estas bacterias, conocidas como bacterias púrpura y verdes del azufre por el color de sus pigmentos, eran de un tipo especial que aún hoy existe y que precisa para vivir la posibilidad de acceso simultáneo a la luz solar y al sulfito. En los mismos sedimentos, los fósiles de algas y cianobacterias son muy escasos, sugiriendo que los entornos ácidos y anóxicos impedían el completo desarrollo de la vida moderna (plantas y animales, fundamentalmente). El sulfito podría ser suministrado por otros grupos bacterianos capaces de reducir el sulfato que llegaría a los océanos por la erosión de las rocas. Los biomarcadores, descubiertos por un grupo de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachussets y de la Universidad de Harvard dirigido por Jochen Brocks, que publicó sus resultados en octubre de 2005, han servido para confirmar que los océanos de la Tierra primitiva eran notablemente más ácidos que los actuales.

También en la moderna Tierra existen algunos entornos caracterizados por acidez extrema, cuyo análisis está ofreciendo pistas importantes para la comprensión de los entornos ácidos del Sistema Solar. Entre ellos, cabe destacar el río Tinto, en Huelva, cuyo pH es el resultado de un complejo proceso de interacción entre las comunidades bacterianas que lo habitan y el sustrato. Es decir, que es la vida la que ha modelado y transformado su medio para adecuarlo a sus necesidades, en lugar de adaptarse a él como sucede en otros ecosistemas ácidos. Además, el grado de biodiversidad del Tinto no ha sido descrito en ningún otro hábitat de condiciones similares. En esta continua adecuación del medio circundante, las comunidades bacterianas han promovido la precipitación del hierro, mezclado con azufre y otros metales. El proceso es llevado a cabo por procariotas que obtienen su energía a expensas de los minerales que afloran de la franja pirítica de Huelva, una de las mayores provincias férricas del mundo. Por tanto, las condiciones de extrema acidez y de elevadas concentraciones de ión férrico y sulfato son debidas a la actividad quimiolitotrófica de los microorganismos que habitan las aguas del río y que son capaces de oxidar los sulfuros metálicos, en alta concentración en la zona de afloramiento del Tinto. Y su actividad es tan importante que ni siquiera el aporte acuoso de los diversos afluentes del río, los distintos regímenes de lluvias a lo largo de años sucesivos o la neutralización debida al CO2 disuelto en el agua, son capaces de variar el pH, el potencial redox o las concentraciones de ión férrico y sulfatos del Tinto, que se mantienen constantes a lo largo de todo su extenso cauce.

Pero los entornos ácidos no sólo han caracterizado la Tierra a lo largo de su historia. El mismo fenómeno ha dominado la evolución ambiental de Venus y Marte. En Venus, las nubes bajas de la atmósfera están formadas básicamente por gotas de ácido sulfúrico con un contenido en agua de varios cientos de partes por millón, el pH es prácticamente 0, la presión es del orden de 1 atmósfera y la temperatura oscila entre 25 y 75ºC. Son entornos estables y continuos, de estructura semilíquida, que alternan periodos de luz y oscuridad con una frecuencia de 4-6 días terrestres. Si se recuerda que las pruebas de laboratorio han verificado que ciertos tipos bacterianos terrestres son capaces de crecer y dividirse en aerosoles, y que otros medran a pH cercano a 0, la adaptación de las formas vivas a un ambiente tan exótico para nosotros como el de las hiperácidas nubes de Venus parece posible. Además, aparte de los componentes básicos de la atmósfera de Venus (CO2 y N2), hay trazas de otros gases; entre ellos, se cuentan especies moleculares altamente oxigenadas como el O2 y el SO2, junto con otras reducidas como el H2S o el H2. La convivencia de tales moléculas indica que la atmósfera está en desequilibrio químico, por lo que debe de existir un mecanismo de reposición constante para estos gases. Tal desequilibrio químico permitiría la activación de reacciones de oxidación-reducción cuya energía derivada podría ser empleada por seres vivos.

Y también Marte ha tenido una evolución geológica caracterizada por la acidez de sus entornos acuosos. El robot de la NASA Mars Exploration Rover Opportunity ha confirmado que la zona donde aterrizó en enero de 2004, la llanura denominada Meridiani, es el lecho fosilizado de la playa de un antiguo océano que posiblemente se extendía sobre la totalidad de las vastas planicies septentrionales de Marte. Sulfatos de hierro y magnesio aparecen conspicuamente formando parte del terreno, así como cloro y bromuro. También se ha confirmado la presencia de jarosita, mineral compuesto principalmente por sulfatos de hierro hidratados y que es abundante en las zonas ricas en agua. Es muy importante señalar que, para que las jarositas se formen, el pH del agua no debe ser superior a 3. De hecho, en la cabecera del río Tinto, las jarositas son abundantes, y allí el pH puede ser inferior a 1. Por lo tanto, su presencia en Meridiani confirma definitivamente que el agua en la que precipitó la jarosita era muy ácida. El problema es determinar en qué momento se formó la jarosita, para saber cuándo hubo agua líquida en Marte.

La jarosita es un mineral extremadamente delicado, que una vez precipitado permanece estable únicamente en condiciones de aridez extrema, y evoluciona a hematites en presencia de pequeñas cantidades adicionales de agua líquida; por tanto, es incapaz de resistir las variaciones de temperatura y humedad que tienen lugar sobre la superficie marciana, o de permanecer inalterada frente a las tormentas de viento de escala planetaria que se suceden en Marte. En conclusión, es muy posible que los afloramientos de jarosita se formaran en pequeños lagos poco profundos de aguas hiperácidas en épocas recientes de la historia marciana. Además, los últimos resultados del espectrómetro de infrarrojos de la sonda Mars Express, publicados el pasado mes de diciembre por el equipo de François Poulet, han revelado la existencia de afloramientos de arcillas (filosilicatos) en algunos de los terrenos más antiguos de Marte (Figura 2). Las arcillas se forman al entrar en contacto las rocas ígneas con masas de agua, generalmente a elevada temperatura y alcalinas, y no suelen formarse con agua ácida. Por lo tanto, el descubrimiento parece indicar que los océanos más antiguos de Marte tuvieron un pH similar a los de la Tierra moderna, y que después evolucionaron a una mayor acidez, posiblemente como consecuencia de la disminución de la cantidad de agua y el consiguiente aumento de la concentración iónica. Es decir, que la hidrosfera marciana habría evolucionado químicamente de forma totalmente opuesta a la terrestre.

Estos resultados permiten especular con la posibilidad de que alguna forma de vida evolucionara en el húmedo pasado de Marte de modo análogo a la Tierra, ya que la selección iónica y la catálisis de moléculas orgánicas complejas sobre la superficie de las arcillas podrían estar asociadas a las primeras etapas del origen de la vida. Incluso hoy podrían sobrevivir ecosistemas acidófilos en el subsuelo, o temporalmente en pequeños lagos de bajo pH sobre la superficie, derivados de la primigenia biosfera por adaptación a un entorno progresivamente más ácido.
okenona - okenana
Figura 1: Estructuras químicas de los pigmentos carotenoides okenona (arriba, característico de las bacterias púrpuras del azufre del grupo actual de las Cromatiáceas) y okenana (abajo, hidrocarburo fósil encontrado en Australia). (Brocks y otros, 2005)
Nili Fossae
Figura 2: Distribución de minerales en la región de Nili Fossae, al noroeste del cráter Isidis. El color verde indica afloramientos de olivino, el azul minerales hidratados, y el rojo arcillas.
(Poulet y otros, 2005)
 
 
Madrid, España, 01 de Junio de 2006.
 
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