lunes, 12 de octubre de 2009

La expedición "Oases for Life": de la vida primitiva a la extraterrestre.


La vida actual toma su energía del Sol. Pero la fotosíntesis, el proceso que convierte la luz del Sol, el dióxido de carbono y el agua en plantas y algunos otros organismos, tiene solamente 2.400 millones de años. La vida en sí tendría del orden de 3.500 millones. Antes de la fotosíntesis la energía debía provenir de algo que no era directamente el Sol. Sin saber qué es este algo es imposible saber con certeza cómo empezó la vida. No sólo eso, hay quien piensa que lo que fuese que diese la energía a la vida terrestre antes de la fotosíntesis la podría aportar en otros planetas. Lo que explica que el 7 de octubre se lanzase una misión desde Cabo Cañaveral, pero no desde las plataformas de lanzamiento de cohetes al norte del cabo, sino desde los muelles del sur.

El buque Cape Hatteras, con Chris German y sus colegas de la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI, por sus siglas en inglés; EE.UU.) a bordo, será la base para la exploración del espacio interior, más que exterior. Específicamente estudiará la Mid-Cayman Rise (MCR), una cordillera submarina que se encuentra bajo 7 kilómetros de agua cerca de la isla Gran Caimán en el Caribe. Cuando llegue allí, el Cape Hatteras lanzará el Nereus, un submarino no tripulado, que lleva el nombre de un antiguo dios griego de las olas del mar y padre de las nereidas, y que es capaz de soportar la presión a esa profundidad.

El Caribe puede parecer un lugar extraño en el que estudiar la vida extraterrestre, pero tiene su explicación. La MCR es parte de los 60.000 kilómetros del sistema de cordilleras situadas en medio de los océanos (dorsales oceánicas) que zigzaguea alrededor del planeta como una red de gigantescas cremalleras que se abren de vez en cuando para dejar salir la roca líquida que hay debajo. La MCR es una parte inusual de esa red, una que algunos creen que puede revelar cómo era la vida más primitiva de la Tierra y dar, por tanto, pistas de cómo podría desarrollarse en cualquier otra parte.

Cuando la roca líquida aflora en una dorsal, empuja el lecho marino hacia los lados haciendo que los continentes se separen, un proceso conocido como deriva continental. El proceso también crea géiseres submarinos, llamados fuentes hidrotermales, que bombean en el océano grandes cantidades de sustancias químicas ricas en energía como el sulfuro de hidrógeno (H2S). Estas fumarolas son el hogar de una variedad de criaturas inusuales que obtienen su energía de estas sustancias químicas más que de la luz del Sol.

El descubrimiento de las fuentes hidrotermales, en los años 70 del siglo XX, causó mucho revuelo. Algunos biólogos pensaron que las bacterias que extraen la energía química, y por consiguiente forman la base de las cadenas alimentarias del ecosistema de las fuentes hidrotermales, podrían ser similares a las que vivieron antes de la fotosíntesis. Pero muchas de las reacciones químicas necesarias (en las que intervendría el sulfuro de hidrógeno, por ejemplo) requieren oxígeno, el producto de desecho de la fotosíntesis, como uno de sus reactivos, por lo que no pueden ser anteriores a él.

Las excepciones son aquellas reacciones que usan el hidrógeno como fuente de energía química. La fotosíntesis emplea la luz para romper el agua en hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno se combina entonces con el dióxido de carbono para crear hidratos de carbono ricos en energía, la base del resto de la bioquímica. Por lo tanto, si se dispone de hidrógeno elemental no sería necesaria una fuente de energía como la luz o la oxidación para que el ecosistema funcione.

Las fumarolas de la mayoría de las dorsales oceánicas raramente producen hidrógeno. Hay, sin embargo, razones para creer que el hidrógeno es abundante en las fumarolas de un tipo particular de dorsal, las ultralentas. Todas las dorsales oceánicas están compuestas básicamente de basalto, cuya forma líquida está justo por debajo de la roca del fondo marino. Las dorsales ultralentas, por su parte, también contienen mucha peridotita, que proviene de mayores profundidades y es mucho más rica en hierro y magnesio. Estos elementos reaccionan con el agua del mar para producir hidrógeno. Trabajos preliminares de German y otros sugiere que estas fumarolas realmente emiten hidrógeno. Y, por si fuera poco, algunos geólogos dicen que las dorsales de la Tierra primitiva, geológicamente no evolucionada, habrían sido ricas en peridotita. Las dorsales ultralentas actuales, como la MCR, serían pues un mejor modelo de las primitivas que las comunes.

Esta es la razón por la que la WHOI, la NASA y algunas otras instituciones, como la Universidad Duke (EE.UU), se han unido en un esfuerzo conjunto llamado: “Oasis para la química prebiótica y de la vida: exploración hidrotermal usando robótica avanzada subacuática”. El resultado es la expedición del Cape Hatteras.

Una vez en su destino, el Cape Hatteras desplegará un conjunto de instrumentos diseñados para detectar una fuente hidrotermal apropiada comprobando la composición química y las características físicas del agua. Con estos medios se calcula que podrá acercarse hasta unos 10 kilómetros de su presa; entonces el equipo enviará al Nereus, que todavía tendrá que buscar un poco por sí mismo usando mediciones de temperatura, transparencia del agua y composición química para centrar su objetivo. Una vez que haya encontrado la fumarola subacuática tomará unas cuantas fotos preliminares y volverá a la superficie.

Para la siguiente fase, se le pondrá una correa a la sonda, de hecho, una fibra óptica ultraligera que tiene un diámetro de sólo dos veces el diámetro de un cabello humano, con objeto de que el equipo de German pueda enviar instrucciones precisas y detalladas, y para que la sonda pueda enviar sus mediciones en tiempo real. Durante 6 días, recogerá muestras de los fluidos de la fumarola, minerales, rocas alteradas hidrotermalmente, grandes volúmenes de agua y cualquier organismo que pueda capturar. En total 25 kilogramos al día.

En la fase final de la expedición, una vez que todas las muestras estén a salvo a bordo, los investigadores prepararán la sonda para su despliegue en aguas menos benignas que las del Caribe: el siguiente objetivo será la dorsal de Gakkel, bajo el hielo del Ártico.

Sea lo que sea que encuentre Nereus será interesante. El suelo oceánico es la parte menos conocida de la superficie del planeta Tierra, por lo que cualquier nuevo dato es bienvenido. Si la sonda aparece con microorganismos que usen hidrógeno, sin embargo, eso alegrará especialmente a los que buscan vida en otros cuerpos celestes, particularmente aquellos que están lejos de la nutritiva luz solar. En ese caso, quizá, uno de los descendientes de Nereus explorará las fuentes termales que muchos investigadores sospechan que están bajo la superficie de Europa, la luna de Júpiter.

Referencias:

Bitácora científica de la expedición.

Animación de la operativa de Nereus. (Requiere Adobe Flash Player)