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El río Tinto: un ecosistema marciano en la Tierra
Alberto González Fairén
Centro de Biología Molecular, Universidad Autónoma de Madrid.
Seminario de Ciencias Planetarias, Universidad Complutense de Madrid.
 
El río Tinto: un ecosistema marciano en la Tierra
Figura 1: Localización geográfica del río Tinto.
xisten en la Tierra algunos lugares bastante parecidos a otros de Marte, hasta tal punto que su análisis detallado puede servir como una buena aproximación a las características de ciertos enclaves marcianos. La mayoría de ellos se encuentran en la Antártida y en Siberia, pero no son menos importantes los del parque de Yellowstone (EE.UU.), Pilbara (Australia), algunas zonas de Islandia o Canadá, o el río Tinto, en el sudoeste de la Península Ibérica (Figura 1).

Los modelos de evolución climática sugieren que Marte ha perdido la mayor parte de su masa atmosférica inicial, lo que habría conllevado un importante descenso térmico a nivel planetario. Además, parece haber sufrido una intensa deshidratación, y el agua remanente permanece confinada en forma de hielo en los polos y entre los poros y rocas del suelo y el subsuelo. Si la historia de la vida tuvo alguna vez una oportunidad en Marte, a medida que el planeta se enfriaba y desecaba las posibles comunidades biológicas habrían tenido que adaptarse a las nuevas condiciones ambientales, refugiándose en las posibles bolsas de agua líquida existentes bajo la superficie

En la Antártida y en Siberia, el agua ha quedado atrapada en el suelo en forma de permafrost del mismo modo que ocurre en Marte. La zona del río Kolyma, en el nordeste de Siberia, guarda a un metro de profundidad una capa de terreno congelada durante los últimos tres millones de años; en ella han aparecido altas concentraciones de bacterias perfectamente conservadas por las bajas temperaturas. En la región antártica de Tierra Victoria no hay hielo en la superficie, el suelo es arenoso y está cubierto de guijarros y permafrost. Además, cubiertos por grandes masas de hielo, se esconden lagos de diferentes tamaños. En el mayor de ellos, el lago Vostok, ha aparecido una sorprendente diversidad de microorganismos no descritos. De hecho, sólo algunos subgéneros bacterianos tienen su equivalente en otros lugares de la Tierra; el resto, son arqueas, bacterias, protistas, hongos y algas desconocidos hasta la fecha, que han permanecido aislados evolucionando separadamente al resto de la biosfera durante, al menos, veinte millones de años.

Es posible que en Marte existan entornos similares donde permanezcan escondidos los restos de las últimas comunidades vivas que, tal vez, habitaron el planeta hace tiempo. El análisis de estos territorios de la Tierra puede proporcionar pistas sobre la naturaleza de tales microorganismos, al tiempo que es un excelente campo de pruebas para ensayar técnicas y metodologías de muestreo para futuras misiones a Marte. Sin embargo, ninguno de estos lugares ofrece una medida adecuada de lo que pudo ser la gran biosfera primigenia del planeta, cuando caudalosos ríos y grandes mares se extendían sobre su superficie.
Un viaje en el tiempo
El río Tinto: un ecosistema marciano en la Tierra
Figura 2: La Corta Atalaya. (Unina)
Desde un punto de vista astrobiológico, acercarse al río Tinto es, tal vez, hacer un viaje hacia atrás en el tiempo sobre la superficie de Marte. Es aquí donde reside la importancia de su análisis pormenorizado: mientras que la Antártida, Siberia, Islandia y otros lugares de la Tierra nos permiten especular sobre la naturaleza de la vida que haya podido pervivir hasta hoy sobre nuestro vecino rojo, el estudio de los ecosistemas del río Tinto abre una amplia perspectiva para el análisis de la evolución de las posibles comunidades biológicas durante el Noeico y el Hespérico, las eras geológicas marcianas durante las que el planeta pudo haber mantenido agua líquida en superficie.

Efectivamente, los modelos biológicos del río Tinto nos muestran una serie de comunidades de microorganismos habitando un entorno caracterizado por varias condiciones extremas para la vida como la conocemos, y que podrían haber sido comunes sobre la superficie de Marte hace miles de millones de años.

De hecho, el paisaje de las minas en las que nace el río es sobrecogedor. Aquí se encuentran las explotaciones a cielo abierto más grandes del mundo, como Corta Atalaya, que llega a una profundidad de 350 metros (Figura 2). A pesar de que la explotación se remonta a más de 5000 años, sólo se ha extraído un 15% de sus recursos. Precisamente los subproductos de la actividad minera parecían ser los responsables de la extrema acidez (pH entre 0.9 y 3) y del color rojizo del río (Figura 3), e incluso se llegaron a elaborar programas de limpieza y recuperación de sus aguas, que durante mucho tiempo se creyeron carentes de vida. Pero nada más lejos de la realidad: se han descrito más de 1.100 especies distintas de hongos y un centenar de algas, además de protistas y bacterias. La actividad bacteriana se remonta a 350.000 años como mínimo (Figura 4). Y aunque algunos de estos microorganismos se han identificado en otros cauces con aguas ácidas y metales en disolución, la longitud del río Tinto -90 kilómetros-, así como su accesibilidad y su escasa exploración, ofrecen unas óptimas posibilidades de estudio.
El río Tinto: un ecosistema marciano en la Tierra
Figura 3: Vista general del nacimiento del río Tinto.
(Alberto González Fairén) Click para ampliar!
 
El río Tinto: un ecosistema marciano en la Tierra
Figura 4: Estromatolitos en el río Tinto.
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La vida modela su entorno
Lo que convierte al río Tinto en un enclave único en el mundo es el propio origen de sus especiales características: la contaminación del río no es tal, sino que se trata del 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, creando un sustrato muy similar al suelo marciano y muy raro en la Tierra. 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, la mayor provincia férrica 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.

Además, como los organismos quimiolitotrofos están presentes en todo el río, debe existir un sistema de reciclaje de sustratos inorgánicos reducidos, para que los microorganismos dispongan de su fuente de energía en cualquier punto del cauce, que discurre por una zona básica que no suministra dichos sustratos.
El río Tinto: un ecosistema marciano en la Tierra
Figura 5: Diatomeas acidófilas recogidas en el río Tinto. (CAB)
La riqueza y diversidad de especies de procariotas ha inducido el establecimiento de un complejo sistema de interrelaciones ecológicas. Los protistas mantienen el equilibrio del ecosistema, merced al reciclaje que proporciona su actividad predadora; se han descrito hasta 90 cepas de levaduras; las euglenas y diatomeas son abundantes, así como las algas fotosintéticas, que representan dos terceras partes de la biomasa total del río, tanto unicelulares como filamentosas (Figura 5); éstas se asocian con algunas de las 1000 especies de hongos filamentosos que se han aislado, formando biopelículas que sirven de sustento a otros muchos protistas; la concentración de bacterias heterotróficas acidófilas es también elevada; y, en la base de la cadena trófica, están las bacterias quimiolitotrofas responsables de las características de las aguas y algunos eucariotas fotosintéticos. No hay, sin embargo, eucariotas superiores, razón última de la creencia en la esterilidad del río hasta hace pocas fechas.

En definitiva, todos los representantes de las comunidades vivas del río Tinto constituyen sistemas complejos perfectamente integrados en su medio, y responsables en última instancia de las características de éste. En ningún caso se trata de microorganismos oportunistas adaptados a un medio extremo de origen abiótico, en los que las condiciones vienen impuestas por el ambiente. Por lo tanto, no se trata de comunidades llegadas desde otros lugares y con la suficiente capacidad adaptativa como para haberse implantado en un medio ajeno, sino de organismos evolucionados en el Tinto y capaces de modular según sus necesidades el medio extremo en el que habitan, incrementando así la biodiversidad. Esta sutil diferencia hace del río Tinto un enclave único en la Tierra para el estudio del origen de la vida en condiciones quimiolitotróficas y de la evolución adaptativa en los ambientes controlados por los organismos que los habitan.
El río Tinto como análogo marciano: los descubrimientos de Opportunity
El río Tinto: un ecosistema marciano en la Tierra
Una magnífica vista de la zona de amartizaje, capturada por las cámaras del rover Opportunity. (NASA/JPL)
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 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. Es más, el espectrómetro Mössbauer que incorpora Opportunity ha confirmado la presencia de jarositas (Figura 6), mineral compuesto principalmente por sulfatos de hierro hidratados y que son abundantes 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 el pH puede ser inferior a 1.0. Por lo tanto, su presencia en Meridiani confirma definitivamente que los antiguos océanos de Marte eran ácidos; así, el río Tinto es el entorno terrestre más parecido a como debía ser Marte hace 4000 millones de años, y se ha convertido en lugar preferente para estudios de Astrobiología comparada. Varios proyectos de la NASA y del Centro de Astrobiología se desarrollan actualmente en sus riveras. Los resultados de Opportunity permiten especular con la posibilidad de que ecosistemas acidófilos evolucionaran en el húmedo pasado de Marte, y que incluso aún hoy sobrevivan bajo la superficie.
El río Tinto: un ecosistema marciano en la Tierra
Figura 6: Este espectro, obtenido por el robot Opportunity, muestra la presencia del mineral férrico jarosita. El par de máximos en amarillo indica específicamente una fase de jarositas, que contienen agua en forma de hidroxilos como parte de su estructura. El azul indica una fase magnética, atribuida a óxidos de hierro; el verde, minerales ricos en Fe2+; y el rojo, minerales ricos en Fe3+. (NASA/JPL/USGS)
 
El río Tinto: un ecosistema marciano en la Tierra
Figura 7: Sedimentos entrecruzados identificados por Opportunity. Las líneas azules marcan fronteras entre posibles episodios de deposición y de generación de la estratificación cruzada, marcada por las líneas negras más finas. (NASA/JPL/USGS)
Además, Opportunity ha encontrado la huella geológica de la gran masa de agua, lo que ha llevado a sugerir que el descenso de la sonda sobre Marte se produjo exactamente en la costa del antiguo gran mar ácido. El robot inspeccionó un afloramiento de sedimentos salinos que incluía finas capas de estratos entrecruzados, prueba evidente de que su formación deriva de movimientos de arena en el fondo de una masa de agua, y que su origen no es eólico (Figura 7). Además, el terreno es muy rico en sales sulfatadas y en bromuro, justamente los sedimentos evaporíticos que deja tras de sí un océano cuando desaparece, ya sea por evaporación o por sublimación. En la Tierra, este tipo de material preserva restos biológicos y bioquímicos con enorme fidelidad, como sucede en las goetitas y los hematites del río Tinto, lo que aumenta las perspectivas de éxito astrobiológico para la misión de Opportunity.
 
Para saber más...

Meridiani Planum: "Empantanado"

Nota de prensa de NASA

Algunas rocas encontradas en el lugar de aterrizaje del Opportunity en Meridiani Planum en Marte estuvieron sumergidas en agua líquida. Miembros del equipo científico internacional de la misión del Vehículo de Exploración de Marte informaron recientemente de esta evidencia.

"Una vez agua líquida corría entre estas rocas. Cambió su textura, y cambió su química", dice Steve Squyres, de la Universidad de Cornell, investigador jefe de los instrumentos científicos a bordo del Opportunity y de su gemelo, Spirit. "Hemos podido interpretar las pistas reveladoras que dejó el agua, lo que confirma esta conclusión".

He aquí algunas de las pistas que demuestran que en el pasado el agua impregnó un afloramiento de rocas en las que ha estado trabajando el Opportunity:
El espectrómetro de rayos-X de partículas alfa del vehículo encontró grandes cantidades de azufre en el afloramiento. Pistas afines obtenidas por ese instrumento y por el espectrómetro de emisión térmica miniatura sugieren que el azufre aparece en forma de sales de sulfato (similares a las sales de Epson). En la Tierra, las rocas que contienen mucha sal, o bien se formaron en el agua o, tras su formación, estuvieron sumergidas en agua durante mucho tiempo.
Meridiani Planum: "Empantanado"
Este espectro muestra que una roca llamada "McKittrick", situada cerca del lugar de aterrizaje del Vehículo de Exploración de Marte en Meridiani Planum, posee la mayor concentración de sulfuro observada hasta ahora en Marte. [más información]
El espectrógrafo Mössbauer detectó jarosita, un sulfato de hierro hidratado que podría resultar de la permanencia de la roca en un lago ácido o en un terreno de manantiales ácidos calientes.
Las imágenes procedentes de la cámara panorámica y del dispositivo de imagen microscópica muestran muchos agujeros delgados y planos -- "del tamaño de un centavo" dice Squyres, en un afloramiento rocoso elegido para un estudio más profundo. Estos agujeros o "cavidades" coinciden con la apariencia característica de las cavidades rocosas terrícolas que se forman donde crecen cristales o sales minerales dentro de las rocas que se asientan en agua salmuérica, y luego desaparecen por la erosión o la disolución.
Las cámaras han revelado esferas del tamaño de perdigones clavadas en afloramientos rocosos. Los investigadores las llaman "moras azules", aunque son grises y no azules. Las esférulas no están concentradas en capas concretas dentro de la roca, como sería el caso si se hubieran originado fuera de la roca y se hubieran depositado en forma de capas acumuladas mientras que la roca estaba formándose. Al contrario, las esférulas están dispersas. Esto significa que probablemente son lo que los geólogos llaman "concreciones" que se forman debido a la acumulación de minerales que se han escapado de una solución dentro de una roca porosa y sumergida en agua.
Meridiani Planum: "Empantanado"
Una esférula en la región del afloramiento rocoso llamada "El Capitán". El área en esta imagen tomada en sol 28 de la misión Opportunity es de 1,3 centímetros (una media pulgada) de diámetro.
[imagen ampliada]
Algunas de las esférulas de las fotografías del microscopio parecen tener rayas que corresponden a la estratificación de la roca matriz alrededor de ellas. Esto podría ser un dato consistente que apoyaría la interpretación de que las esférulas son concreciones que se forman dentro de una roca húmeda.
Aún hay mucho por investigar: ¿Cuándo estuvo mojada la zona? ¿Y cuánto tiempo duraron estas condiciones? ¿Cómo estaba acumulada el agua?, ¿en lagos salados o en mares? ¿Qué profundidad tenía el agua? Los científicos e ingenieros planean seguir empleando el Opportunity para buscar más pistas que puedan resolver algunas de estas preguntas.
(Traducción al Español: Eugenia Arrés/Carlos Román)
 
Madrid, España, 05 de Abril de 2004.
 
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