Quienes viven en la Tierra hoy pueden estar destinados a encontrar la respuesta a una de las preguntas más antiguas de interés para la humanidad: ¿estamos solos en el universo?
Tan pronto como un robot todoterreno que se engancha al lado submarino de un témpano de hielo en uno de los lagos de Alaska recibe una señal del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, un reflector lo ilumina. "¡Funcionó!" - exclama el ingeniero John Leicty, acurrucado en una carpa sobre el hielo. Probablemente, este evento no se puede llamar un gran paso en tecnología, pero como primer paso en el camino de la exploración de un satélite distante de otro planeta, servirá.
Más de siete mil kilómetros al sur de México, la geomicrobióloga Penelope Boston deambula en el agua hasta las rodillas a través de la impenetrable oscuridad de una cueva. Al igual que otros científicos de su grupo, Boston se puso un potente respirador y arrastró una lata de aire para no ser envenenada por el sulfuro de hidrógeno y el monóxido de carbono, que se filtran a las grutas, y la corriente subterránea que lava sus botas lleva ácido sulfúrico. De repente, el haz de una linterna de Boston ilumina una gota alargada de líquido espeso y translúcido que rezuma de la pared de piedra caliza porosa de la cueva. "¿No es encantador?" Ella exclama.
Quizás, en un lago ártico congelado y una cueva tropical llena de humos tóxicos, será posible encontrar pistas que ayuden a responder una de las preguntas más difíciles y antiguas de la Tierra: ¿hay vida en Marte? (¿Bien, o al menos en algún lugar fuera de nuestro planeta?) La vida de otros mundos, ya sea en nuestro sistema solar o cerca de otras estrellas, bien puede acechar bajo el hielo que cubre océanos enteros, como en Europa, la luna de Júpiter, o en lugares herméticamente cerrados y cuevas llenas de gas, de las cuales probablemente haya muchas en Marte. Si aprende a identificar e identificar formas de vida que prosperan en condiciones similares en la Tierra, será más fácil encontrar algo similar fuera de ella.
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Es difícil decir en qué momento la búsqueda de vida entre las estrellas pasó de la ciencia ficción a la ciencia, pero uno de los eventos clave fue la reunión de científicos en noviembre de 1961. Fue organizado por Frank Drake, un joven radioastrónomo, fascinado por la idea de encontrar ondas de radio de origen extraterrestre.
"En aquel entonces", recuerda Drake, ahora de 84 años, "la búsqueda de inteligencia extraterrestre [en Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre - SETI] era una especie de tabú". Sin embargo, con el apoyo del director de su laboratorio, Frank reunió a varios astrónomos, químicos, biólogos e ingenieros para discutir los problemas que la astrobiología, la ciencia de la vida extraterrestre, está tratando hoy.
Drake quería que sus colegas le aconsejaran sobre lo inteligente que sería dedicar un tiempo significativo del radiotelescopio a escuchar transmisiones de radio extraterrestres, y cuál podría ser la forma más prometedora de buscar vida extraterrestre. También estaba interesado en cuántas civilizaciones puede tener nuestra galaxia, la Vía Láctea, y antes de que llegaran los invitados, Frank escribió una ecuación en la pizarra.
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Esta ahora famosa ecuación de Drake determina el número de civilizaciones que podemos detectar, basado en la tasa de formación de estrellas en la Vía Láctea, multiplicada por la fracción de estrellas con planetas, luego por el número promedio de planetas con condiciones adecuadas para la vida en un sistema estelar (los planetas deben tener el tamaño aproximadamente del tamaño de la Tierra y estar en la zona habitable de su estrella), luego a la parte de los planetas donde podría surgir la vida, y a la parte de aquellos donde podría aparecer la mente, y, finalmente, a la parte de aquellos donde las formas de vida inteligentes son capaces de lograr de tal nivel de desarrollo para enviar señales de radio reconocibles, y durante el tiempo promedio durante el cual tales civilizaciones continúan enviándolas o incluso existen.
Si estas sociedades se inclinan a destruirse a sí mismas en una guerra nuclear sólo unas décadas después de la invención de la radio, entonces su número probablemente será muy pequeño en un momento dado.
La ecuación es genial, excepto por una inconsistencia. Nadie tenía ni siquiera una vaga idea de a qué eran iguales todas estas fracciones y números, excepto por la primera variable, la tasa de formación de estrellas similares al sol. Todo lo demás fue pura conjetura. Por supuesto, si los científicos que buscan vida en el espacio fueran capaces de detectar una señal de radio extraterrestre, todas estas suposiciones perderían su significado. Pero, en ausencia de tales, los especialistas en todas las variables de la ecuación de Drake tuvieron que encontrar sus valores exactos para averiguar con qué frecuencia las estrellas de tipo solar tienen planetas. Bueno, o revelar el secreto del origen de la vida en la Tierra …
Pasó un tercio de siglo antes de que pudieran sustituirse en la ecuación incluso valores aproximados. En 1995, Michel Mayor y Didier Kelo de la Universidad de Ginebra descubrieron el primer planeta en otro sistema estelar de clase solar. Este planeta, 51 Pegasi b, a 50 años luz de distancia de nosotros, es una enorme bola gaseosa de aproximadamente la mitad del tamaño de Júpiter; su órbita está tan cerca de la estrella que el año dura sólo cuatro días y la temperatura en la superficie supera los mil grados Celsius.
Nadie pensó siquiera que la vida pudiera surgir en condiciones tan infernales. Pero el descubrimiento de un solo exoplaneta ya fue un gran éxito. A principios del año siguiente, un grupo dirigido por Jeffrey Marcy, entonces en la Universidad de San Francisco y ahora en Berkeley, encontró un segundo exoplaneta, y luego un tercero, y la presa estalló. Hoy en día, los astrónomos conocen alrededor de dos mil de los exoplanetas más diversos, tanto más grandes que Júpiter como más pequeños que la Tierra; varios miles más (la mayoría fueron descubiertos con el telescopio espacial ultrasensible Kepler) están esperando que se confirme el descubrimiento.
Ninguno de los planetas distantes es una copia exacta de la Tierra, pero los científicos no tienen ninguna duda de que se encontrará en un futuro próximo. Con base en datos de varios planetas más grandes, los astrónomos han estimado que más de una quinta parte de las estrellas de tipo solar tienen planetas habitables similares a la Tierra. Existe una probabilidad estadística de que el más cercano de ellos esté ubicado a 12 años luz de nosotros, según los estándares cósmicos, en la siguiente calle.
Esto es alentador. Sin embargo, en los últimos años, los cazadores de mundos habitados se han dado cuenta de que es completamente innecesario limitar sus búsquedas a estrellas similares al Sol. “Cuando estaba en la escuela”, recuerda David Charbonneau, astrónomo de Harvard, “nos dijeron que la Tierra gira alrededor de la estrella promedio más común. Pero esto no es así. De hecho, entre el 70 y el 80 por ciento de las estrellas de la Vía Láctea son cuerpos pequeños, relativamente fríos, tenues y rojizos: enanas rojas y marrones.
Si un planeta terrestre orbitara a tal enano a la distancia correcta (más cerca de la estrella que de la Tierra, para no congelarse), las condiciones para el surgimiento y desarrollo de la vida podrían desarrollarse en él. Además, un planeta no necesita tener el tamaño de la Tierra para ser habitable. "Si está interesado en mi opinión", dice Dimitar Sasselov, otro astrónomo de Harvard, "entonces cualquier masa entre una y cinco Tierras es ideal". Parece que la variedad de sistemas estelares habitables es mucho más rica de lo que Frank Drake y los participantes de su conferencia podrían haber asumido en 1961.
Y eso no es todo: resulta que la diferencia de temperatura y la variedad de entornos químicos en los que los organismos extremófilos (literalmente, “amantes de las condiciones extremas”) pueden prosperar también son más amplias de lo que uno podría haber imaginado hace medio siglo. En la década de 1970, los oceanógrafos, incluido Robert Ballard, patrocinado por la National Geographic Society, descubrieron fuentes súper calientes en el fondo del océano: fumadores negros, cerca de los cuales hay ricas comunidades bacterianas.
Los microbios que se alimentan de sulfuro de hidrógeno y otros compuestos químicos, a su vez, sirven como alimento para organismos más complejos. Además, los científicos han encontrado formas de vida que prosperan en géiseres terrestres, en lagos helados escondidos bajo una capa de hielo antártico de cientos de metros de espesor, en condiciones de alta acidez, alcalinidad o radiactividad, en cristales de sal e incluso en microgrietas de rocas en las entrañas de la Tierra. … “En nuestro planeta, estos son habitantes de nichos estrechos”, dice Lisa Kaltenegger, quien trabaja a tiempo parcial en Harvard y el Instituto Astronómico Max Planck en Heidelberg, Alemania. "Sin embargo, es fácil imaginar que en otros planetas pueden prevalecer".
El único factor sin el cual, según los biólogos, la vida tal como la conocemos no puede existir, es el agua líquida, un poderoso solvente capaz de suministrar nutrientes a todas las partes del cuerpo. En cuanto a nuestro sistema solar, después de la expedición de la estación interplanetaria Mariner 9 a Marte en 1971, sabemos que alguna vez corrieron corrientes de agua por la superficie del planeta rojo. Quizás también existió vida allí, al menos microorganismos, y es posible que uno de ellos pudiera sobrevivir en un medio líquido debajo de la superficie del planeta.
En la relativamente joven superficie de hielo de Europa, la luna de Júpiter, son visibles grietas, lo que indica que el océano se ondula bajo el hielo. A una distancia de unos 800 millones de kilómetros del Sol, el agua debería congelarse, pero en Europa, bajo la influencia de Júpiter y varios de sus otros satélites, ocurren constantemente fenómenos de mareas, por lo que se libera calor, y el agua debajo de la capa de hielo permanece líquida. En teoría, la vida también puede existir allí.
En 2005, la nave espacial interplanetaria Cassini de la NASA descubrió géiseres de agua en la superficie de Encelado, otra luna de Júpiter; La investigación realizada por Cassini en abril de este año confirmó la presencia de fuentes de agua subterráneas en esta luna. Sin embargo, los científicos aún no saben cuánta agua oculta la capa de hielo de Encelado, ni cuánto tiempo permanece el agua en estado líquido para servir como cuna de la vida. Titán, la luna más grande de Saturno, tiene ríos y lagos, y llueve. Pero esto no es agua, sino hidrocarburos líquidos como el metano y el etano. Quizás haya vida ahí, pero es muy difícil imaginar qué es.
Marte se parece mucho más a la Tierra y está mucho más cerca que todos estos satélites distantes. Y de cada nuevo vehículo de descenso, esperamos noticias del descubrimiento de vida allí. Y ahora el rover Curiosity de la NASA está explorando el cráter Gale, donde hace miles de millones de años había un enorme lago, condiciones en las que, a juzgar por la composición química de los sedimentos, eran favorables para la existencia de microbios.
Por supuesto, una cueva en México no es Marte y un lago en el norte de Alaska no es Europa. Pero fue la búsqueda de vida extraterrestre lo que llevó al astrobiólogo de la NASA Kevin Hand y a los miembros de su equipo, incluido John Lakety, al lago Sukok en Alaska. Y es por ello que Penelope Boston y sus colegas se suben repetidamente a la venenosa cueva Cueva de Villa Luz en las cercanías de la ciudad mexicana de Tapihulapa.
El astrobiólogo Kevin Hand se prepara para lanzar un robot bajo el hielo del lago Sukok en Alaska.
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Y allí, y allí, los científicos están probando nuevas tecnologías para encontrar vida en condiciones que son al menos parcialmente similares a aquellas en las que pueden encontrarse las sondas espaciales. En particular, buscan "rastros de vida", signos geológicos o químicos que indican su presencia, ahora o en el pasado.
Tome una cueva mexicana, por ejemplo. Los orbitadores han obtenido información de que hay cavidades en Marte. ¿Qué pasaría si los microorganismos sobrevivieran allí después de que el planeta perdió su atmósfera y agua en la superficie hace unos tres mil millones de años? Los habitantes de las cuevas marcianas tendrían que encontrar una fuente de energía distinta de la luz solar, como la gota de limo que deleitó a Boston. Los científicos se refieren a estas rayas poco atractivas como snotitas por analogía con las estalactitas. [En ruso, este término podría sonar como "mocoso". - Aprox. traductor.] Hay miles de ellos en la cueva, de un centímetro a medio metro de largo, y parecen poco atractivos. De hecho, se trata de una biopelícula, una comunidad de microbios que forman una burbuja viscosa y viscosa.
“Los microorganismos que crean los snotitas son quimiótrofos”, explica Boston. "Oxidan el sulfuro de hidrógeno, la única fuente de energía disponible para ellos, y liberan este moco". Los mocos son solo una de las comunidades locales de microorganismos. Boston, investigador del Instituto de Minería y Tecnología de Nuevo México y del Instituto Nacional de Investigación de Cavernas y Karst, dice: “Hay alrededor de una docena de comunidades de este tipo en la cueva. Cada uno tiene una apariencia muy distintiva. Cada uno está integrado en un sistema nutricional diferente ". Una de estas comunidades es especialmente interesante: no forma gotas ni burbujas, pero cubre las paredes de la cueva con patrones de manchas y líneas, similares a jeroglíficos.
Los astrobiólogos llamaron a estos patrones bioverms, de la palabra "vermicule" - un adorno rizado. Resulta que tales patrones "dibujan" no solo los microorganismos que viven en las bóvedas de las cuevas. “Pistas como estas aparecen en una amplia variedad de lugares donde la nutrición es escasa”, dice Keith Schubert, ingeniero y especialista en sistemas de imágenes de la Universidad de Baylor que viajó a la Cueva de Villa Luz para instalar cámaras para el monitoreo a largo plazo en la cueva. … - Las raíces de la hierba y los árboles también crean biovermas en las regiones áridas; lo mismo ocurre cuando los suelos desérticos se forman bajo la influencia de comunidades bacterianas, así como líquenes ".
Hoy en día, los rastros de vida que buscan los astrobiólogos son principalmente gases, como el oxígeno, que emiten los organismos vivos de la Tierra. Sin embargo, las comunidades de oxígeno pueden ser solo una de las muchas formas de vida. "Para mí", dice Penelope Boston, "los bioverms son interesantes porque, a pesar de su diferente escala y naturaleza de manifestación, estos patrones son muy similares en todas partes".
Boston y Schubert creen que la aparición de bioverms, condicionada por simples reglas de desarrollo y la lucha por los recursos, puede servir como indicador de la característica de vida de todo el Universo. Además, los bioverms persisten incluso después de la muerte de las propias comunidades microbianas. "Si el rover encuentra algo como esto en las bóvedas de una cueva marciana", dijo Schubert, "inmediatamente queda claro en qué concentrarse".
Científicos e ingenieros temblorosos trabajan en el lago Sukok con un propósito similar. Una de las áreas investigadas del lago está ubicada junto a un campamento de tres pequeñas carpas, a las que llamaron "NASAville", la otra, con una sola carpa, se encuentra a un kilómetro de distancia. Dado que las burbujas de metano que se liberan en el fondo del lago perturban el agua, se forman agujeros de hielo y para ir de un campamento a otro en una moto de nieve, debe tomar una ruta tortuosa; de lo contrario, no caerá a través del hielo por mucho tiempo.
Fue gracias al metano que en 2009 los científicos llamaron la atención por primera vez sobre Sukok y otros lagos cercanos en Alaska. Este gas es liberado por bacterias formadoras de metano, descomponiendo la materia orgánica, y por lo tanto sirve como uno de los signos de vida que los astrobiólogos pueden detectar. Sin embargo, el metano se libera, por ejemplo, durante las erupciones volcánicas, formado naturalmente en la atmósfera de planetas gigantes como Júpiter, así como en la atmósfera de Titán, la luna de Saturno. Por lo tanto, es importante que los científicos distingan el metano de fuentes biológicas del metano de fuentes no biológicas. Si el tema de la investigación es una Europa cubierta de hielo, como la de Kevin Hand, el lago Sukok está lejos de ser el peor lugar para prepararse.
Hand, poseedor de la Beca National Geographic para Jóvenes Exploradores, favorece a Europa sobre Marte por una razón. “Supongamos”, dice, “que vamos a Marte y encontramos organismos vivos bajo su superficie, y tienen ADN, como en la Tierra. Esto podría significar que el ADN es una molécula de vida universal, y esto es muy probable. Pero también podría significar que la vida en la Tierra y en Marte tiene un origen común.
Se sabe con certeza que los fragmentos de roca desprendidos de la superficie de Marte por impactos de asteroides alcanzaron la Tierra y cayeron en forma de meteoritos. Probablemente, y fragmentos de rocas terrestres llegaron a Marte. Si hubiera microorganismos vivos dentro de estos vagabundos espaciales que pudieran sobrevivir al viaje, darían vida a la vida en el planeta donde "aterrizaron". "Si resulta que la vida marciana se basa en el ADN", dice Hand, "entonces será difícil para nosotros determinar si surgió independientemente de la Tierra". Aquí Europa se encuentra mucho más lejos de nosotros. Si se encuentra vida allí, indicará su origen independiente, incluso con ADN.
Europa, sin duda, tiene condiciones para la vida: mucha agua y puede haber fuentes termales en el fondo del océano que pueden suministrar micronutrientes. A veces, los cometas caen sobre Europa, que contienen materia orgánica, que también contribuye al desarrollo de la vida. Por tanto, la idea de una expedición a esta luna de Júpiter parece muy atractiva.
Debajo de la capa de hielo agrietada de Europa, que vemos en esta imagen de la nave espacial Galileo, se encuentra un océano donde se pueden encontrar todas las condiciones necesarias para la vida.
Desafortunadamente, el lanzamiento de la nave espacial, que el Consejo Nacional de Investigación de EE. UU. Estimó en $ 4,7 mil millones, se consideró, aunque científicamente justificado, demasiado caro. Un equipo del Laboratorio de Propulsión a Chorro, dirigido por Robert Pappalardo, volvió a los planos y desarrolló un nuevo proyecto: el Europa Clipper orbitaría Júpiter en lugar de Europa, que usaría menos combustible y ahorraría dinero; al mismo tiempo, se acercará a Europa 45 veces para que los científicos puedan ver su superficie y determinar la composición química de la atmósfera, e indirectamente, del océano.
Pappalardo dijo que el nuevo proyecto costará menos de $ 2 mil millones. "Si se aprueba esta idea", dice, "podríamos lanzarla a principios o mediados de la década de 2020". El vehículo de lanzamiento Atlas V ayudará a llegar a Europa en seis años, y si el nuevo sistema de lanzamiento que la NASA está desarrollando actualmente está involucrado, solo tomará 2.7 años.
En el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, los científicos están examinando una sonda similar a la que pronto podrá penetrar el hielo de Europa, la luna de Júpiter.
Probablemente, Clipper no podrá encontrar vida en Europa, pero recopilará datos para justificar la próxima expedición, ya un vehículo de descenso que tomará muestras de hielo y estudiará su composición química, como hicieron los rovers. Además, Clipper identificará los mejores sitios de aterrizaje. El siguiente paso después del módulo de aterrizaje, enviar una sonda a Europa para estudiar el océano, puede ser mucho más difícil: todo dependerá del grosor de la capa de hielo. Los científicos también ofrecen una alternativa: explorar el lago, que puede estar cerca de la superficie del hielo. "Cuando nuestro sumergible finalmente nazca", dice Hand, "será Homo sapiens en comparación con el Australopithecus que estamos probando en Alaska".
El dispositivo, que se probará en el lago Sukok, se arrastra por la parte inferior de un témpano de hielo de 30 centímetros, acurrucándose contra él, y sus sensores miden los niveles de temperatura, salinidad y acidez y otros parámetros del agua. Sin embargo, no busca organismos vivos directamente; esta es la tarea de los científicos que trabajan al otro lado del lago. Uno es John Priscu de la Universidad de Montana, quien el año pasado descubrió bacterias vivas en el lago Willians, 800 metros por debajo de la capa de hielo de la Antártida Occidental. Junto con la geobióloga Alison Murray del Instituto de Investigación del Desierto en Reno, Nevada, Priscu está averiguando cómo deben ser las condiciones del agua fría para sustentar la vida y quién vive allí.
Tan útil como es el estudio de los extremófilos para comprender la naturaleza de la vida fuera de nuestro planeta, solo proporciona pistas terrestres para desentrañar misterios extraterrestres. Sin embargo, pronto tendremos otras formas de encontrar las variables faltantes de la ecuación de Drake: la NASA ha planeado para 2017 el inicio del telescopio - TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, o un satélite para estudiar exoplanetas que pasan, es decir, aquellos que pasan contra el fondo del disco de su estrella). TESS no solo buscará planetas cerca de las estrellas más cercanas a nosotros, sino que también identificará rastros de gases en su atmósfera, indicando la presencia de vida. Aunque el viejo Hubble permitió el descubrimiento de nubes en la super-Tierra - GJ 1214b.
Sin embargo, la fascinación por la búsqueda de rastros de vida y extremófilos implica que en todos los planetas las moléculas de los seres vivos contienen carbono y el agua sirve como disolvente. Esto es perfectamente aceptable, ya que el carbono y el agua están muy extendidos por toda nuestra galaxia. Además, simplemente no sabemos qué señales buscar para la vida sin carbono. “Si partimos de tales premisas en nuestra búsqueda, es posible que no encontremos nada en absoluto”, dice Dimitar Sasselov. "Debes imaginar al menos algunas de las posibles alternativas y comprender a qué más debes prestar atención al estudiar la atmósfera alienígena". Imagine, por ejemplo, en lugar del ciclo del carbono que prevalece en la Tierra, el ciclo del azufre …
Entre estos proyectos semi-fantásticos, se pierde por completo la idea con la que comenzó la astrobiología hace medio siglo. Frank Drake, aunque oficialmente retirado, continúa buscando señales extraterrestres, una búsqueda que, si tiene éxito, eclipsará todo lo demás. A pesar de que la financiación de SETI casi ha cesado, Drake está entusiasmado con un nuevo proyecto: busca destellos de luz emitidos por civilizaciones extraterrestres en lugar de señales de radio. "Necesitamos probar todas las opciones", dice, "ya que no tenemos idea de qué están haciendo los extraterrestres ni cómo lo están haciendo".
National Geographic, julio de 2014
