Hasta principios de la década de 1990, nadie sospechaba lo activa que podía ser la vida de los habitantes de las profundidades de la tierra. Los científicos ahora creen que los microbios que viven bajo tierra pueden haber ayudado a dar forma a los continentes, liberar oxígeno y dar vida tal como la conocemos. Atlantic Magazine explora cómo el estudio de estos microorganismos en nuestro planeta podría ayudar a detectar vida en el espacio, como Marte.
Viven a miles de metros por debajo de la superficie de la Tierra. Se alimentan de hidrógeno y emiten metano. Y son capaces de cambiar nuestro mundo más fundamentalmente de lo que podemos imaginar.
Alexis Templeton recuerda el 12 de enero de 2014 como el día en que explotó el agua. Una botella de vidrio Pyrex que estaba bien cerrada y llena de agua explotó como un globo.
Templeton conducía su Land Cruiser sobre la accidentada y rocosa superficie del valle de Wadi Lawayni, una amplia franja que atravesaba las montañas de Omán. Estacionó su auto en una plataforma de concreto con vista a donde recientemente se había perforado un pozo de agua. Templeton abrió la tapa de este pozo y bajó la botella a sus lóbregas profundidades, con la esperanza de obtener muestras de agua de unos 260 metros de profundidad.
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El valle de Wadi Lavaini está rodeado de picos rocosos de color marrón chocolate, estas rocas son duras como la cerámica, pero son redondeadas y caídas, más como ladrillos antiguos hechos de barro. Este fragmento del interior de la Tierra, del tamaño del estado de West Virginia, fue exprimido a la superficie por la colisión de placas tectónicas hace millones de años. Estas rocas exóticas, que representan anomalías en la superficie de la Tierra, hicieron que Templeton llegara a Omán.
Poco después de sacar la botella de agua de las profundidades del pozo, se abrió de golpe bajo presión interna. El agua salpicaba por las grietas y chisporroteaba como un refresco. El gas que explotó en su interior no fue dióxido de carbono, como en los refrescos, sino hidrógeno, un gas combustible.
Templeton es geobióloga de la Universidad de Colorado en Boulder y este gas es de particular importancia para ella. “Los organismos aman el hidrógeno”, dice. Es decir, les encanta comerlo. Por sí solo, el hidrógeno no puede considerarse evidencia de vida. Sin embargo, sugiere que las rocas debajo de la superficie de la Tierra pueden ser exactamente donde la vida puede prosperar.
Templeton es uno de un creciente número de científicos que creen que las profundidades de la Tierra están llenas de vida. Según algunas estimaciones, esta parte inexplorada de la biosfera puede contener entre una décima y la mitad de toda la materia viva de la Tierra.
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Los científicos han descubierto microbios que habitan en rocas de granito a una profundidad de unos dos kilómetros (6.000 pies) en las Montañas Rocosas, así como en rocas sedimentarias marinas que se remontan a la época de los dinosaurios. Incluso encontraron pequeños seres vivos, gusanos que parecen artrópodos de camarón, rotíferos barbados, en las minas de oro de Sudáfrica a una profundidad de 340 metros (11 mil pies).
Los seres humanos tendemos a ver el mundo como una roca sólida cubierta por una fina capa de vida. Sin embargo, para científicos como Templeton, el planeta se parece más a un círculo de queso, cuyos bordes densos son destruidos constantemente por los microbios que se multiplican y que viven en sus profundidades. Estas criaturas se alimentan de esas fuentes que no solo parecen incomibles, sino también intangibles: estamos hablando de la desintegración atómica de los elementos radiactivos, del proceso que se produce como resultado de la presión de las rocas al hundirse en las profundidades de la Tierra y su descomposición, e incluso, quizás, de temblores.
Templeton llegó a Omán para encontrar oasis de vida ocultos. El chisporroteo de gas hidrógeno en 2014 fue una prueba importante de que estaba en el camino correcto. Entonces, Templeton y sus colegas regresaron a Omán en enero pasado para perforar un pozo a una profundidad de 400 metros (1.300 pies) e intentar encontrar a los habitantes de esas profundidades.
Una calurosa tarde de invierno, un ruido penetrante resonó en las extensiones abrasadas por el sol del valle de Wadi Lavaina. Una excavadora apareció casi en el centro de este valle. Y frente a él había un eje de perforación capaz de girar a una velocidad de varias revoluciones por minuto.
Media docena de personas con cascos, en su mayoría trabajadores indios contratados por una empresa local, operaban la plataforma. Templeton y media docena de científicos y estudiantes graduados estaban a varios metros de distancia a la sombra de un dosel que se balanceaba con la suave brisa. Todos ellos, inclinados sobre las mesas, estudiaron las muestras de rocas que los trabajadores subían aproximadamente cada hora.
Esta plataforma estuvo en funcionamiento todo el día y las muestras de suelo entrantes cambiaban de color a medida que aumentaba la profundidad. Los primeros metros de la roca tenían un tinte naranja o amarillo, lo que indica que el oxígeno de la superficie había convertido el hierro contenido en la roca en minerales oxidados. A una profundidad de 20 metros, desaparecieron los rastros de oxígeno, las piedras se oscurecieron a un color rosa verdoso con vetas negras.
"Una piedra preciosa", dijo Templeton, acariciando la superficie con su mano enguantada de látex. Sus gafas estaban levantadas y descansaban sobre el pelo rubio oscuro y liso, revelando mejillas que se habían oscurecido por años de trabajo en barcos, en islas tropicales, en las latitudes del Ártico y en otros lugares. "Espero ver más de este tipo de material", dijo.
Esta piedra de color negro verdoso le permitió vislumbrar algo que es casi imposible de ver en otras partes de nuestro planeta.
Estas muestras de rocas, traídas a la superficie desde grandes profundidades, resultaron ser ricas en hierro, hierro en forma de minerales que, por regla general, no sobreviven en la superficie de la Tierra. Este hierro subterráneo es tan químicamente reactivo que tiende a combinarse tanto con el oxígeno que cuando entra en contacto con el agua subterránea, las moléculas de agua se rompen. Extrae oxígeno del agua y deja hidrógeno.
Los geólogos llaman a este proceso "serpentinización" debido a los sinuosos rastros de minerales negros, verdes y blancos que deja. La serpentinización generalmente ocurre en lugares inaccesibles para los humanos, incluso a una profundidad de varios miles de metros bajo el suelo del Océano Atlántico.
Y aquí, en Omán, las rocas ubicadas en las profundidades de la tierra se acercan tanto a la superficie que la serpentinización se produce solo a unos pocos cientos de metros bajo los pies. El hidrógeno que rompió la botella de agua Tempelton en 2014 fue un pequeño ejemplo del proceso de serpentinización; un pozo de agua perforado hace varios años en esta región produjo tanto hidrógeno que incluso hubo una amenaza de explosión, y como resultado el gobierno se vio obligado a hormigonar urgentemente.
El hidrógeno es una sustancia especial. Se ha utilizado como uno de los propulsores para el lanzamiento de la nave espacial Apolo y los transbordadores a la órbita, y es uno de los elementos más ricos en energía que se encuentran naturalmente en la Tierra. Esto lo convierte en un alimento importante para los microbios que existen debajo de la superficie de la Tierra.
Fragmentos de roca destinados a la investigación geológica.
En total, los microbios que viven bajo las montañas en el este de Omán pueden consumir toneladas de hidrógeno cada año, lo que resulta en una combustión lenta y controlada del gas, controlada con precisión por enzimas dentro de sus células llenas de agua.
Sin embargo, el hidrógeno es solo la mitad de la ecuación de la vida: para producir energía a partir del hidrógeno, los microbios necesitan algo más para quemarlo, al igual que la raza humana se ve obligada a respirar oxígeno para procesar alimentos. La tarea principal de Templeton es precisamente comprender con qué "respiran" los microbios a tal profundidad debajo de la Tierra, donde no hay oxígeno.
A las dos de la tarde, una camioneta golpeada se dirige al sitio de perforación a lo largo de un camino polvoriento y embarrado. Detrás de él están, estrictamente uno tras otro, seis camellos, con las cabezas meciéndose con el viento. Estos son animales locales, están atados con correas cortas y se dirigen a un nuevo pasto ubicado en algún lugar de este valle.
Templeton, olvidándose de los camellos, de repente gritó, sin ocultar su entusiasmo: "¡Oro!" Señaló una muestra de tierra sobre la mesa, así como un pequeño grupo de cristales de metal amarillo. Su forma cúbica ayudó a entender su pequeña broma: estos cristales no eran oro real, sino el oro de los tontos, que también se llama pirita de hierro.
La pirita de hierro está compuesta de hierro y azufre, y este es uno de los minerales, también llamado "biogénico": su formación a veces se asocia con la actividad de microbios. Los cristales mismos se pueden formar a partir de los desechos que las células microbianas "exhalan". Por lo tanto, la pirita puede ser un subproducto del metabolismo microbiano, una posibilidad que Templeton llama "hermosa".
De regreso a su hogar en Colorado, prestará a estos cristales la misma atención que un arqueólogo dedicaría a un montón de basura romana antigua. Los cortará en trozos transparentes y los examinará con un microscopio. Si la pirita es en realidad un producto de células vivas, entonces los microbios "probablemente pueden estar enterrados en minerales". Espera encontrar sus cuerpos fosilizados.
Hasta principios de la década de 1990, nadie sospechaba lo activa que podía ser la vida de los habitantes de las profundidades de la tierra. La primera evidencia se encontró en la roca debajo del lecho marino.
Los geólogos han notado durante mucho tiempo que los gases volcánicos que se encuentran en las rocas basálticas oscuras están miles de metros por debajo del nivel del lecho marino, que a menudo tiene depresiones microscópicas y túneles. “No teníamos idea de que esto pudiera ser biológico”, dice Hubert Staudigel, vulcanólogo del Instituto Scripps de Oceanografía en La Jolla, California.
En 1992, un joven científico llamado Ingunn Thorseth de la Universidad de Bergen en Noruega sugirió que estas depresiones son el equivalente geológico de la caries dental: los microbios lo incrustan en el vidrio volcánico al consumir átomos de hierro. De hecho, Thorset descubrió lo que podría confundirse con células muertas dentro de estas depresiones en la roca recolectada a tres mil pies debajo del lecho marino.
Cuando se publicaron estos descubrimientos, Templeton aún no estaba trabajando en el campo. Obtuvo su maestría en geoquímica en 1996 y luego comenzó a trabajar en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en California, donde estudió la rapidez con que los microbios comen combustible de aviación en el suelo en una antigua base naval de EE. UU. Unos años más tarde, para su tesis doctoral en la Universidad de Stanford, estudió cómo los microbios subterráneos metabolizan el plomo, el arsénico y otros contaminantes durante el metabolismo.
En 2002, se mudó a Scripps Lab para trabajar con el profesor de biología, Bradley Tebo y Staudigel, en temas similares, a saber, cómo viven los microbios en el hierro y otros metales en el vidrio de basalto que se encuentra en el lecho marino.
En noviembre de ese año, en la cubierta trasera de un barco de investigación en el centro del Océano Pacífico, subió por una escotilla a un módulo de aterrizaje Piscis-IV del tamaño de un automóvil y se sumergió en el lecho marino. Terry Kerby, piloto del Laboratorio de Investigación de los Fondos Marinos con sede en Hawái, apuntó la nave hacia la ladera sur del monte submarino Loihi, un volcán submarino cerca de la Isla Grande de Hawái.
A 1.700 metros (5.600 pies), el reflector del submarino apenas iluminaba el extraño paisaje submarino: una mezcla confusa de lo que parecían bolsas de basura apretadas y apiladas en una pirámide. Estos denominados cojines de basalto se formaron a lo largo de los siglos cuando la lava que se filtraba a través de las grietas chocaba con el agua de mar, después de lo cual se enfriaba rápidamente y se convertía en piedras lisas. Templeton yacía en su lado del banco, temblando de frío, mirando a través del grueso cristal mientras Kirby cortaba trozos de basalto con un brazo mecánico. Ocho horas después del inicio de la inmersión al fondo del océano, regresaron a la superficie con cinco kilogramos de roca.
En el mismo año, ella y Stuadigel visitaron el volcán Kilauea en Hawai, con la esperanza de recolectar vidrio volcánico libre de microbios que pudieran comparar con muestras recolectadas del fondo del océano. Con botas pesadas, no llegaron al flujo de lava y caminaron sobre la corteza petrificada, que tenía solo unos centímetros de espesor. Staudigel encontró un lugar donde la lava fundida de color naranja atravesó la corteza solidificada resultante. Cogió un trozo de lava caliente con una barra de metal (parecía miel caliente y pegajosa) y lo colocó en un balde de agua. El agua hirvió con un silbido y ruido, y al cabo de un rato la lava se endureció convirtiéndose en cristal.
De vuelta en el laboratorio, Templeton aisló docenas de cepas bacterianas que absorben hierro y manganeso de las rocas en el fondo del mar. Junto con sus colegas, volvió a derretir vidrio estéril del volcán Kilauea en el horno, agregó varias cantidades de hierro y otros nutrientes allí y cultivó cepas bacterianas a partir de ellos. Usó las técnicas más avanzadas, incluidas las radiografías, y observó con deleite cómo las bacterias reciclan los minerales.
“Todo mi sótano estaba atascado con rocas de basalto levantadas del fondo del mar, porque simplemente no podía rechazarlas”, me dijo uno de esos días en que no había perforaciones.
Sin embargo, estas muestras de rocas, así como las bacterias que se alimentaban de ellas, tenían, desde el punto de vista de Templeton, un gran inconveniente: fueron tomadas del lecho marino, donde el agua ya contiene oxígeno.
El oxígeno es parte de todos los seres vivos de la Tierra, desde los osos hormigueros y las lombrices de tierra hasta las medusas; nuestra atmósfera y la mayoría de los océanos están llenos de ella para su redistribución. Sin embargo, la Tierra ha tenido tanto oxígeno durante solo un pequeño período de su historia. Incluso hoy en día, vastas partes de la biosfera de nuestro planeta nunca han encontrado oxígeno. Basta con zambullirse unos metros en el suelo y ya no habrá oxígeno. En cualquier otro lugar del sistema solar, incluso en Marte, donde pueda existir la vida, no encontrará oxígeno.
Mientras Templeton estudiaba la biosfera profunda de la Tierra, también se interesó en la cuestión del origen de la vida en nuestro planeta y en otros lugares del sistema solar. Explorar el espacio subterráneo puede proporcionar una visión de estos lugares y tiempos separados, pero eso solo será posible si puede ir más profundo, más allá del alcance del oxígeno.
Las montañas de Omán parecían ser el lugar ideal para este tipo de exploración. Esta enorme masa de roca, sometida gradualmente a serpentinización, tiene en su interior lugares privados de oxígeno, así como compuestos de hierro químicamente activos, que, según los científicos, se encuentran en las profundidades de la Tierra.
Templeton y varios otros investigadores de la biosfera profunda participaron en otro proyecto importante en las primeras etapas de planificación, el Proyecto de perforación de Omán.
El proyecto está dirigido por Peter Kelemen, geólogo del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty, con sede en Nueva York. Tiene su propia misión: las rocas profundas en Omán interactúan no solo con el oxígeno y el agua, sino también con el dióxido de carbono, mientras exprimen el gas a la atmósfera y lo encierran en minerales de carbonato; este proceso, si los científicos pueden entenderlo, ayudará a la humanidad a reducir emisión de dióxido de carbono a la atmósfera.
Kelemen estuvo presente durante la perforación en Wadi Lavaini en enero de 2018. Estaba seguro de que se descubrirían pruebas de vida. Estas rocas se formaron originalmente a temperaturas superiores a los 980 grados Celsius (1800 grados Fahrenheit). Sin embargo, se enfriaron rápidamente y hoy la temperatura en la capa superior, que tiene unos 500 metros de profundidad, tiene una temperatura de unos 30 grados Celsius (90 grados Fahrenheit). Estas rocas "no estaban lo suficientemente calientes para matar a todos los microbios desde el Cretácico", la era de los dinosaurios.
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A las tres de la tarde, media docena de tripulantes se reunieron en la plataforma petrolera para una especie de ritual que todos esperan con intensa atención.
Una nueva parte del núcleo, recién extraída del eje perforado, se baja al caballete. Estamos hablando de un cilindro de piedra de tres metros de altura; su grosor corresponde aproximadamente al extremo grueso de un bate de béisbol y está ubicado en un cilindro de metal.
Los trabajadores levantaron un extremo de este tubo. Y el núcleo se salió, junto con el líquido negro y pegajoso. Lodo negro y espeso se derramó sobre el suelo. El núcleo extraído del suelo se cubrió completamente con esta sustancia.
"Oh, Dios mío", dijo alguien. - Guau". Todo alrededor susurraba.
Uno de los trabajadores limpió el núcleo extraído, después de lo cual comenzaron a formarse pequeñas burbujas en su superficie lisa y brillante, como en aceite hirviendo. Esta muestra de roca, que no se vio afectada por la presión que experimentó bajo tierra, liberó gases de sí misma ante nuestros ojos y sus burbujas se filtraron a través de los poros de la roca. El olor a aguas residuales y caucho quemado comenzó a filtrarse en el aire, el olor que los científicos allí presentes identificaron de inmediato.
“Es una roca muy animada”, dijo Templeton.
"Sulfuro de hidrógeno", dijo Kelemen.
El sulfuro de hidrógeno es un gas que se forma en las alcantarillas, en los intestinos y también, ahora obviamente, bajo tierra en Omán. Es producido por microbios que viven en ausencia de oxígeno. Privados de este gas que da vida, hacen un truco que los animales que viven en la superficie del planeta no son capaces de hacer: comienzan a respirar algo más. En otras palabras, queman sus alimentos usando otros químicos que se encuentran bajo tierra.
Parte del núcleo elevado a la superficie fue perforado con franjas de piedra naranja-canela; así es como se marcaron los lugares a través de los cuales la lava caliente se vertió a través de grietas profundas en la superficie de la tierra hace millones de años, y en ese momento esta roca estaba en las entrañas de la Tierra a una profundidad de varios kilómetros. …
Estos rastros de magma fosilizado gradualmente dieron sus componentes químicos al agua subterránea, incluidas las moléculas llamadas sulfatos, que están formadas por un átomo de azufre unido a cuatro átomos de oxígeno. Aparentemente, los microbios usaron estas moléculas para digerir el hidrógeno, dijo Templeton. “Comen hidrógeno y exhalan sulfato”. Y luego aún liberan sus gases.
El sulfuro de hidrógeno no solo tiene un olor fuerte y desagradable. También es tóxico. Por lo tanto, los mismos microbios que lo producen corren el riesgo de envenenarse a medida que se acumula bajo tierra. ¿Cómo se las arreglan para evitar el envenenamiento? Una vez más, la roca nos da la respuesta.
La perforación continuó durante los siguientes días, pero la lechada negra desapareció gradualmente. Cada nuevo núcleo que se traía a la superficie estaba seco e inodoro. Sin embargo, la roca en sí ha cambiado: su mosaico en forma de vena y su serpentina se oscurecieron, y sus tonos principales eran grises y negros, y comenzó a parecerse a una falda a cuadros empapada en tinta.
“Todo este ennegrecimiento es un bioproducto”, dijo Templeton una noche mientras ella y su colega Eric Ellison estaban en un remolque de laboratorio cargado de instrumentos empacando muestras de rocas para enviarlas a casa. Algunas de las piedras estaban en cajas de plexiglás selladas, y Ellison las movió usando guantes colocados en las cajas de las máquinas; todo esto dio la impresión de que había algo siniestro en las muestras de rocas recolectadas. Sin embargo, esta precaución no estaba destinada a proteger a la persona; esto se hizo para privar a los microbios sensibles del contacto con el oxígeno.
Templeton creía que eran estos microbios los que tenían un efecto en las muestras de rocas recientes: el sulfuro de hidrógeno que exhalaban reaccionaba con la roca para crear sulfuro de hierro, un mineral negro inofensivo. La pirita que vimos anteriormente también está compuesta de hierro y azufre, y podría haberse formado de la misma manera.
Estos minerales negros son más que rarezas académicas. Brindan una idea de cómo los microbios no solo lograron sobrevivir en la corteza terrestre, sino que también pudieron cambiarla y, en algunos casos, incluso crear minerales que no existen en otros lugares.
Algunos de los depósitos más ricos de hierro, plomo, zinc, cobre, plata y otros metales se formaron cuando el sulfuro de hidrógeno chocó con los metales que estaban a gran profundidad. Estos sulfuros capturaron estos metales y, por concentración, los convirtieron en minerales que se formaron durante millones de años, hasta que los mineros los llevaron a la superficie. El sulfuro de hidrógeno que formaba estos minerales era a menudo de origen volcánico, pero en algunos casos estaba formado por microbios.
Robert Hazen, mineralogista y astrobiólogo del Carnegie Center en Washington, DC, cree que más de la mitad de los minerales deben su existencia a formas de vida: raíces de plantas, corales, diatomeas e incluso microbios subterráneos. Incluso está dispuesto a sugerir que los siete continentes de nuestro planeta deben su existencia en parte a los microbios que devoran las rocas.
Hace cuatro mil millones de años, la Tierra no tenía una tierra permanente, solo unos pocos picos volcánicos que se elevaban sobre el océano. Sin embargo, los microbios del fondo marino ayudaron a cambiar esta situación. Atacaron los depósitos basálticos de la misma manera que lo hacen hoy, convirtiendo el vidrio volcánico en minerales arcillosos. Y después de ablandarse, se vuelven sólidos de nuevo, convirtiéndose en nuevas rocas, en un material más ligero y maleable que el resto del planeta: el granito.
Estos granitos ligeros se fusionaron y se elevaron sobre la superficie del océano, creando así continentes permanentes. Al parecer, este proceso, hasta cierto punto, se llevó a cabo sin la ayuda de microbios, pero Hazen cree que lo aceleraron. “Puedes imaginar que los microbios crean un equilibrio”, dice. "Sostenemos que los microbios jugaron un papel fundamental".
El surgimiento de la tierra tiene un impacto significativo en la evolución de la Tierra. Las rocas bajo la influencia del aire colapsaron más rápido, liberando nutrientes como molibdeno, hierro y fósforo en el océano. Estos nutrientes han promovido el crecimiento de algas fotosintéticas que absorben dióxido de carbono y liberan oxígeno. Hace unos dos mil millones de años, aparecieron los primeros rastros de oxígeno en la atmósfera terrestre. Hace 550 millones de años, los niveles de oxígeno finalmente alcanzaron los niveles necesarios para mantener a los animales primitivos.
La abundante cantidad de agua en la Tierra, así como su óptima eliminación del Sol, la convirtieron en una incubadora prometedora de por vida. Sin embargo, su transformación en un paraíso para los animales sensibles y que respiran oxígeno nunca estuvo garantizada. Los microbios pueden haber llevado a nuestro planeta a un punto de inflexión invisible: la formación de continentes, el oxígeno y la formación de la vida tal como la conocemos.
E incluso hoy, los microbios continúan creando y rehaciendo nuestro planeta desde adentro.
En algunos aspectos, los microbios subterráneos se asemejan a la civilización humana, donde las "ciudades" se forman en la encrucijada. En Omán, se ubicó un próspero oasis de microbios negros olorosos a una profundidad de 30 metros, cerca de la intersección de varias grietas grandes en la roca; estos son los canales que permitieron que el hidrógeno y los sulfatos se filtraran allí de diversas fuentes.
Elisabetta Mariani, geóloga estructural de la Universidad de Liverpool en Inglaterra, pasó muchos días bajo una tienda de campaña, reparando estas grietas en las rocas. Una mañana me llamó para mostrarme algo especial: una rasgadura que atravesaba diagonalmente el núcleo, y allí se podían ver dos superficies rocosas perforadas con capas de serpentina verde y amarilla tan delgadas como una hoja de papel.
"¿Ves estos surcos?" preguntó en inglés con un acento que traicionaba su italiano nativo y señaló las grietas en dos superficies serpenteantes. Testificaron que esto no era solo una fractura pasiva, era una falla activa. "Dos bloques de roca se movieron, tocándose, en esa dirección", dijo, señalando los surcos.
Tullis Onstott, un geólogo de la Universidad de Princeton que no participa en el proyecto de perforación en Omán, cree que tales fracturas activas no solo pueden proporcionar vías para que los alimentos se muevan bajo tierra, sino que pueden haber producido alimentos. En noviembre de 2017, Onstott y sus colegas comenzaron un atrevido experimento. Comenzaron su trabajo en un túnel a una profundidad de 2500 metros en la mina de oro Moab Khotsong en Sudáfrica y desde allí perforaron un nuevo pozo en dirección a una falla que estaba otros 800 metros más profunda. El 5 de agosto de 2014 ocurrió un terremoto de magnitud 5.5 en esta falla. Onstott esperaba de esta manera poner a prueba la provocativa idea de que los terremotos podrían proporcionar alimento a la biosfera profunda.
Los científicos han notado durante mucho tiempo que el gas hidrógeno se está escapando de grandes fallas, incluidas las de San Andreas en California. Parte de este gas es una reacción química: los minerales de silicato que se descomponen durante un terremoto reaccionan con el agua y liberan hidrógeno como subproducto. Para los microbios cercanos a la grieta, este tipo de reacción puede conducir a algo así como una explosión de energía periódica asociada con una gran ingesta de azúcar.
En marzo de 2018, cuatro meses después de que comenzaran las perforaciones en la mina Moab-Hotsong, los trabajadores sacaron un núcleo a la superficie que cruzó la falla.
La roca a lo largo de la falla fue “bastante destruida”, dice Onstott: se podían ver una docena de fracturas paralelas en el núcleo. La superficie de algunas de estas grietas se convirtió en arcilla quebradiza, cuyas rayas indicaron terremotos recientes. Otras grietas estaban llenas de vetas de cuarcita blanca, que denotaban fracturas más antiguas que se habían formado miles de años antes.
Onstott está buscando células fosilizadas en estas vetas de cuarcita y también está analizando la roca en busca de ADN, con la esperanza de determinar de esta manera qué bacterias viven en esta grieta, si es que hay alguna.
Además, él y sus colegas, y lo que es más importante, han dejado los orificios perforados abiertos y están monitoreando el agua, el vidrio y los microbios en la falla misma, y tomando nuevas muestras cada vez que hay un segundo terremoto. "En este caso, se puede ver si se libera vidrio o no", dice, "y también observar si se están produciendo cambios en la comunidad microbiológica como resultado del consumo de gas".
Mientras Onstott espera estos resultados, también especula sobre una posibilidad más radical: estas bacterias profundamente arraigadas no solo se alimentan de los efectos de los terremotos, sino que también pueden causarlos. En su opinión, cuando los microbios comienzan a atacar el hierro, el manganeso y otros elementos de los minerales que aparecen a lo largo de las líneas de fractura, pueden debilitar la roca y preparar esas fracturas para el próximo gran golpe. Investigar esta posibilidad implica realizar experimentos de laboratorio para determinar si las bacterias en estas fracturas son realmente capaces de descomponer los minerales lo suficientemente rápido como para afectar la actividad sísmica. Con una característica subestimación de la importancia del científico, piensa en el próximo trabajo: "Esta es una hipótesis lo suficientemente razonable como para probarla".
El 30 de enero, la plataforma de perforación en Wadi Lavaini alcanzó los 60 metros. Sus motores rugieron en el sonido de fondo cuando Templeton y su colega Eric Boyd se sentaron en sillas de campo debajo de una acacia. Junto a ellos había señales de otros viajeros de vacaciones en esta isla de sombra, poco común en la zona: excrementos de camello, suaves y redondos como ciruelas correosas.
"Creemos que el medio ambiente es esencial para comprender los orígenes de la vida", dijo Boyd, geobiólogo de la Universidad Estatal de Montana en Bozeman. En su opinión, esto es lo que hace que él y Templeton estudien las rocas profundas de Omán. "Nos encanta el hidrógeno", dice.
Tanto Boyd como Templeton creen que la vida en la Tierra se originó en un entorno similar al que existe varios metros debajo de sus sillas plegables de campo. Según ellos, la cuna de la vida se encuentra en las grietas debajo de la superficie de la Tierra, donde los minerales ricos en hierro exprimen el hidrógeno de sí mismos después del contacto con el agua.
De todos los combustibles químicos que existían en la Tierra hace cuatro mil millones de años, el hidrógeno parece ser uno de los elementos más fáciles para el metabolismo de las células tempranas e ineficientes. El hidrógeno no solo se produjo por serpentinización, sino que también se produjo, como lo hace hoy, a partir de la desintegración radiactiva de elementos como el uranio, que descompone continuamente las moléculas de agua en la roca circundante. El hidrógeno es tan inestable que tiende a descomponerse tanto que puede ser digerido incluso por oxidantes suaves como el dióxido de carbono o el azufre puro. Un estudio del ADN de millones de secuencias de genes sugiere que el precursor de la vida en la Tierra, el "último antepasado común universal", pudo haber usado hidrógeno como alimento y lo quemó con dióxido de carbono. Mismo,probablemente es posible decir sobre la vida en otros mundos.
Los minerales que contienen hierro aquí en Omán se encuentran a menudo en el sistema solar, al igual que el proceso de serpentinización. La sonda espacial Orbiter, que actualmente orbita Marte, ha descubierto minerales serpentinos en la superficie de Marte. La nave espacial Cassini ha encontrado evidencia química de serpentinización en curso en las profundidades de Encelado, la luna cubierta de hielo de Saturno. También se han encontrado minerales similares a la serpentina en la superficie de Ceres, un planeta enano cuya órbita se encuentra entre las órbitas de Marte y Júpiter. Incluso se han encontrado serpentinas en meteoritos, en fragmentos de planetas embrionarios que existían hace 4.500 millones de años, es decir, justo en el momento del nacimiento de la Tierra, y esto puede significar que la cuna de la vida, de hecho, existió antes de la formación de nuestro planeta.
En todos estos lugares se ha encontrado hidrógeno, la fuente de energía para la vida naciente. Todavía puede producirse en todo el sistema solar.
Las conclusiones de Boyd son impresionantes.
“Si tienes este tipo de roca y la temperatura es comparable a la de la Tierra, y si todavía tienes agua líquida, ¿cuán inevitable crees que es la vida?”, Pregunta. "Personalmente, estoy seguro de que es inevitable".
Encontrar la vida será un desafío. Con la tecnología existente, una nave espacial enviada a Marte puede perforar un agujero de unos pocos pies de profundidad en superficies hostiles. Estas rocas superficiales pueden contener rastros de vida pasada, tal vez los cimientos secos de las células marcianas atrapadas en túneles microscópicos que roían a través de minerales, pero es probable que cualquier microbio vivo tenga varios cientos de pies de profundidad. Templeton está tratando de encontrar rastros de una vida pasada, y también de separar esos signos de aquellas cosas que no han sido afectadas por la vida, y lo ha hecho desde el momento en que examinó el vidrio de basalto en el fondo del mar hace 16 años.
"Mi trabajo es encontrar huellas biológicas", dice. Utiliza las mismas herramientas para estudiar muestras traídas de Omán que para estudiar vidrio. Ella dispara las superficies de los minerales con rayos X para comprender cómo los microbios modifican los minerales. Ella también quiere entender: ¿los dejan en su lugar? ¿O los corroen? Al estudiar qué microbios vivos absorben minerales, espera encontrar una forma confiable de identificar los mismos rastros químicos de absorción en rocas extraterrestres que no han tenido células vivas durante miles de años.
Algún día, este tipo de instrumentos estarán a bordo de un rover. O se utilizarán en el estudio de muestras de rocas traídas de otros mundos. Mientras tanto, Templeton y sus colegas todavía tienen mucho trabajo por hacer en Omán; necesitarán descubrir qué contiene la biosfera oscura, caliente y oculta bajo sus pies.
Douglas Fox
