Chimeneas hidrotermales en Marte

Chimeneas hidrotermales en Marte

Marias PassEl robot Curiosity lleva un buen tiempo investigando la superficie de Marte, concretamente las cercanías del cráter Gale. Este cráter de impacto, con 3,5-3,8 mil millones de años de antigüedad, fue escogido por la presencia de formaciones visibles desde el espacio, formaciones geológicas que indicaban la posible presencia de agua en tiempos pasados. Y, de hecho, se han encontrado gran cantidad de muestras: estratificaciones de sedimentos, escorrentías fósiles, cantos rodados… aunque, como no tenemos idea de la mecánica geológica de otros mundos, podría tener otras causas. Pero las evidencias son ya aplastantes.

Agua caliente

Chimeneas hidrotermalesLo último es aún más interesante, porque consiste en unos accidentes demasiado pequeños para ser vistos desde la órbita. Son restos de lo que parecen ser antiguas chimeneas hidrotermales, esas surgencias de agua mineral casi hirviendo que en la Tierra ocurren en las profundidades del océano y que se consideran uno de los posibles puntos de aparición de la vida orgánica.

El agua caliente cargada de minerales es no solamente un lugar químicamente activo, donde reacciones complejas pudieron dar lugar a aminoácidos y finalmente a moléculas autorreplicantes, sino que es un punto de reunión de todo tipo de organismos debido a la temperatura y los nutrientes que allí se encuentran.

Bichos

La base de la cadena alimenticia la constituyen las arqueas quimiosintéticas, que obtienen su energía oxidando compuestos ferrosos, sulfuro de hidrógeno o amoníaco que sale por las chimeneas. A partir de ahí se alimentan otros microbios, organismos filtradores, pequeños depredadores… claro, todo esto en la Tierra. En Marte, no tenemos ni idea: pudieron ser fuentes totalmente estériles.

Se localizan en tres zonas diferentes del cráter Gale: Yellowknife Bay, Dingo Gap y Marias Pass. Todas ellas tienen un diámetro máximo de unos 70 cm, con bordes de cementación (por la huella de los fluidos) y capas concéntricas o irregulares. Su composición consiste en minerales de la arcilla y basálticos, pero existen variaciones de los contenidos en sílice, magnesio, titanio, hierro y en los niveles de hidratación.

En realidad, podrían incluso ser otra cosa totalmente distinta: lo único que nos indican es que por dentro fluían sedimentos licuados. Pudieron ser simplemente fumarolas de lodo, bastante inhóspitas para cualquier cosa que no sea un organismo extremófilo.

En Almería, también (claro)

Hay algunos puntos de la Tierra donde, aparte de chimeneas activas, existen restos fósiles similares a los marcianos: Australia, Colorado, Santa Cruz (USA) y Las Herrerías (Almería). De este último sitio procede el mineral llamado jarosita, por el Barranco Jaroso, en Sierra Almagrera, posiblemente originado durante la actividad de las placas tectónicas durante el Mioceno superior. En este caso la actividad está conectada al flujo de aguas termales.

No es la primera señal de actividad hidrotermal en Marte: la Spirit encontró, en el entorno del cráter Gusev, una especie de “coliflores” silíceos que se parecen mucho a los estromatolitos terrestres causados por tapetes microbianos que precipitan sílice en formas caprichosas.

Puede que no veamos vida en Marte durante un tiempo, pero cada vez estamos más cerca de descubrir su presencia en de épocas pasadas.

Los profundos océanos de Plutón

Los profundos océanos de Plutón

Plutón y Sputnik PlanumViendo hacia atrás, es gracioso ver cómo una de las principales razones para invadir la Tierra de los extraterrestres de las películas era “llevarse el agua“. Hace unas pocas décadas, de los cuatro o cinco cuerpos celestes observables sólo dos tenían agua en su superficie: la Tierra y Venus, con sus hipotéticos bosques y pantanos perpetuamente ocultos por las nubes.

Hasta que las sondas Venera revelaron que Venus era una piedra seca y ardiente, y las nubes eran de ácido sulfúrico. Pero eso fue casi en los años 70-80. Para esa época sabíamos que los cometas estaban hechos en gran parte de hielo; que posiblemente había una nube de icebergs de dos años luz de diámetro circundando el sistema solar; y que esencialmente -para una civilización capaz de realizar el vuelo interestelar- el agua era el menor problema. En el espacio parece haber H2O por todos lados; eso sí, helada.

Esto no parece ser un inconveniente para las complejas reacciones químicas que dan origen a la vida basada en el carbono, pero para tener células vivas moviéndose por ahí sí hace falta un medio líquido. Un mar, o al menos charcas. Esto exige que el planeta reciba calor, lo cual -en nuestro sistema solar- limitaría las opciones a los cuatro primeros: más allá del Cinturón de Asteroides hace demasiado frío para el agua.

Misión a Europa, 2020Agua más allá de Júpiter

Luego supimos que en Europa, la luna congelada de Júpiter, tiene posiblemente un océano líquido a varios kilómetros bajo su superficie. Un oscuro océano licuado por el calor del núcleo de Europa, que a su vez se mantiene activo debido a las tensiones gravitatorias de Júpiter. Interesante! ¿Qué clase de vida podría haber allí abajo, medrando en las chimeneas termales? Bueno, ya hay una misión para eso.

Hay varias lunas candidatas a tener este peculiar ecosistema. Y luego tenemos a Plutón: ese planeta extraño, descubierto en 1930 por Clyde Tombaugh pero que curiosamente el escritor de ficción (y astrónomo aficionado) Howard Phillips Lovecraft había descrito ese mismo año en El Que Susurra en la Oscuridad:

“Yuggoth… es una extraña y oscura esfera en el límite mismo de nuestro sistema solar, aún desconocido para los astrónomos de la Tierra. Pero… en el momento oportuno, los seres nos enviarán corrientes mentales, gracias a las cuales podremos descubrir Yuggoth… si bien es posible que uno de sus aliados humanos dé una pista a los cientificos”

Yuggoth era el hogar temporal de unos seres venidos del límite del espacio-tiempo normal, semiorgánicos, con aspecto de cangrejos fungoides, que habitaban en las profundidades tenebrosas. En fin, casualidades: a veces la naturaleza imita al arte.

Los profundos océanos de Plutón

Plutón, hasta hace poco desconocido, está ahora bien cartografiado gracias a la misión New Horizons que llegó allí el año pasado. Sabemos que tiene una atmósfera de nitrógeno, metano y monóxido de carbono; que su superficie está cubierta de hielo de estos tres gases, que “nievan” y se evaporan continuamente; y que las altas montañas que se ven en las fotos son de hielo de agua. Se especula que hasta el núcleo rocoso hay unos 100 o 180 km de hielo de agua y amoníaco, lo cual nos da una buena cantidad de H2O.

Montes Piccard y Wright, posibles volcanes de Plutón¡Pero cuidado! Hay pistas en su superficie que nos indican que esta agua podría estar líquida, o tal vez como un granizado: formaciones similares a volcanes, grietas -que indicarían que aún hay movimientos tectónicos debajo- y el hecho de que no se está contrayendo, según las mediciones de la New Horizons.

Ahora se ha observado otra cosa curiosa: la mancha en forma de corazón que tiene Plutón -Sputnik Planum- que está justo en el eje de mareas que une al planeta con su luna gigante Caronte, es una anomalía gravitatoria positiva, es decir, que ese trozo posee más densidad que el resto.

Se supone que la Planicie Sputnik es el resto de un impacto monstruoso ocurrido hace miles de millones de años, causado por un objeto de al menos 10 kilómetros de diámetro. El desplazamiento de materiales puede haber llenado el cráter con agua, más densa que el hielo de nitrógeno, lo que explicaría la densidad extra. Y el hecho de que justamente esté orientada con Caronte podría añadir las tensiones gravitatorias como otro factor para que el pequeño Plutón mantenga su núcleo caliente como Europa, y agua líquida.

Orillas de Sputnik Planum, posibles océanos de Plutón?Pero ¿De cuánta agua estamos hablando? Investigadores de la Universidad de Brown (Providence, USA*) han hecho cuentas: para justificar la anomalía gravitatoria de Sputnik Planum haría falta una masa de agua salada de 100 kilómetros de profundidad. Esta agua sería una salmuera al 30%, más o menos como en el Mar Muerto.

La idea de un mar hipersalino (en el Mar Muerto no viven más que Artemias, y muchas moscas en la orilla) en tinieblas bajo una superficie helada no parece atractiva para la vida, pero si además le sumamos las presiones increíbles que puede haber a cien kilómetros de profundidad, es para plantearse… si la vida ha surgido allí, ¿qué horrores sin nombre se arrastran en los tenebrosos fondos de los océanos de Plutón?

* la Universidad de Brown, qué casualidad, está en la misma calle (Angell St.) donde vivió Lovecraft toda su vida… a quince minutos andando de su casa…

Formation of the Sputnik Planum basin and the thickness of Pluto’s subsurface ocean, en Geophysical Research Letters

El origen de la vida: en el hielo interestelar?

El origen de la vida: en el hielo interestelar?

Nebulosa de Omega. © NASA, ESA and J. Hester (ASU) - http://spacetelescope.org/images/html/heic0305a.html Las teorías sobre el origen de la vida siempre han partido de un entorno relativamente caliente: por un lado, para sostener agua líquida -solvente necesario para toda nuestra bioquímica- y por otro, porque los compuestos orgánicos necesitan cierta cantidad de energía para ser sintetizados. Con el agua caliente no hay problema: la Tierra primordial, de los tiempos en que se supone que se formaron las primeras moléculas complejas, tenía los mares casi hirviendo.

Aunque ya se han presentado teorías sobre la aparición de estas moléculas en entornos helados, e incluso en el barro. Pero siempre sobre la acogedora superficie de nuestro planeta, si puede llamarse así a un lugar sometido a vulcanismo, caída de meteoritos, sacudidas tectónicas y con una atmósfera tóxica carente de oxígeno.

Pensando en esto, ¿por qué no plantear la posibilidad de que la síntesis ocurriera en el espacio? Allí no hay gravedad y se está tranquilo; tampoco hace frío, si estás convenientemente expuesto a la radiación solar. Hay otros tipos de radiaciones que también pueden provocar enlaces químicos sobre el hielo interestelar.

Molécula de glicolaldehído, que parece un perrito.Esto hasta hace muy poco era una idea provocadora propia de novelas de ciencia ficción, pero la reciente detección de moléculas orgánicas complejas en el espacio ha dado solidez al asunto. Que las atmósferas de Júpiter y Saturno están cargadas de hidrocarburos se sabe hace décadas, pero el análisis espectral de estrellas remotas con el complejo ALMA de Atacama descubrió en 2012 señales de glicoaldehído en torno a una estrella a 400 años luz de distancia. El glicoaldehído (C2H4O2) se compone de tres de los elementos más comunes en el cosmos: carbono, hidrógeno y oxígeno. Es un azúcar sencillo, pero está a un paso de la síntesis de ribosa, un componente fundamental del ARN.

En 1996 se encontró ácido acético (vinagre, vamos) una nube molecular interestelar en la región norte de Sagittarius B2. Combinando ácido acético con amoníaco obtenemos glicina, que es el aminoácido más sencillo. Y conocemos la presencia de amoníaco en el espacio desde los años 60.

Es decir, que en los granos de polvo y hielo que forman estas nubes cósmicas se desarrolla una química bastante compleja capaz de sintetizar algunos de los elementos básicos de la vida que conocemos. La idea es que tal vez la Tierra recibiera material de estas nubes (en cometas o meteoritos) que “fertilizaron” los mares primordiales donde se formarían los compuestos de ADN estables. La cuestión es ¿hasta qué punto de complejidad puede llegar la química orgánica en una mota de polvo estelar?

Dulces resultados con ALMA, en la web del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array

Sweet molecule could lead us to alien life (glicoaldehído en una región alejada del centro galáctico) en Phys.org

New molecules discovered in interstellar space (propanal en la misma nube de vinagre de Sagittarius B, cerca del centro de la Galaxia), en Universe Today

El olor del cometa 67P

El olor del cometa 67P

smelloscope¿A qué huele el espacio?

Esta pregunta ha intrigado a los sabios desde la más remota antigüedad, desde una base fundamentalmente filosófica (“¿a qué huelen las nubes?” o “¿si no hay ninguna nariz en el espacio, esta camiseta se puede usar todavía?“) hasta la aproximación tecnológica de la ciencia actual.

Bien sabemos, por los relatos de los primeros astronautas, que la Luna tiene un cierto olor a pólvora quemada y el espacio huele a la barbacoa del abuelo. En el caso de la Luna, el regolito de la superficie (ese polvo fino de óxido de sílice, básicamente arena molida que se metía dentro del módulo lunar pegado a los trajes) seguramente adquiría el aroma por algún efecto físico-químico desconocido. Lo cierto es que al volver a la Tierra, el olor desapareció.

El olor del espacio se debe a que no está vacío, sino que arrastra una cierta cantidad de hidrocarburos aromáticos policíclicos que son el subproducto de estrellas muertas en el espacio profundo*. Estas moléculas (posiblemente el origen de casi todo el carbono del Universo actual) dan un olor combinado que identificamos con carne a la parrilla, gasolina o metal recalentado. Que son precisamente los ingredientes de la barbacoa de mi abuelo.

Sistemas estelares con abundancia de oxígeno darán olores más agradables, pero el nuestro -que dispone de mucho carbono y poco oxígeno- produce un olor acre que se acerca más al de algo quemado.

cometa-67PVolviendo al cometa 67P

El Churyumov-Gerasimenko fue el objetivo de la sonda Rosetta y su módulo Philae en 2014, y parte de la batería de análisis consistió en descubrir qué productos químicos formaban su estructura. La base que esperaban encontrar era agua y polvo (de carbón y silicatos) que, al igual que el CO / CO2 presente en la cola, son inodoros. Pero había más compuestos: amoníaco, sulfuro de hidrógeno, cianuro de hidrógeno… todos ellos dotados de propiedades organolépticas desagradables.

Todo está en la mente

¿Por qué resultan desagradables? Por nuestro condicionamiento. Estas sustancias son tóxicas o están asociadas a situaciones tóxicas aquí en la Tierra, por ejemplo el olor a almendras amargas del cianuro de hidrógeno (bien conocido por los lectores de Agatha Christie) que es un residuo del cianuro de potasio usado por muchos asesinos y espías. El amoníaco está presente en la orina y las sustancias orgánicas en descomposición, su olor pungente indica la presencia de muerte y tal vez marcas territoriales de depredadores**. El sulfuro de hidrógeno huele a huevos podridos, e indica claramente que no comas aquello que lo desprende.

Millones de años de experiencia nos han enseñado a rehuir de estos olores y tenemos una alta sensibilidad a algunos de ellos; por ejemplo del etil-mercaptano (producto de reaccionar sulfuro de hidrógeno con etanol) podemos percibir con nuestra humilde nariz concentraciones de una parte en 2.800 millones. Es lo que se añade al butano embotellado para detectar fugas (el butano en sí es inodoro).

La combinación de estos químicos se ha sintetizado aquí en la Tierra en un experimento más bien jocoso, y el producto es un cóctel que sí podemos oler. La empresa The Aroma Company ha fabricado postales de “rasca y huele” y muestras que pudieron catarse en la Summer Science Exhibition de la Royal Society. Los testigos indican que el cometa huele a podrido y meados de gato.

nyancat

Cosmic space perfume smells more like cat pee, en el Telegraph

* Desafío para el que haya captado la micro-cita geek!

** y en la carne de tiburón. Si no queréis que esas rodajas de tintorera que vais a hacer a la plancha apesten a orina toda la casa, lo mejor es dejarlas en remojo con agua salada (esto lo aprendí de la expedición Kon-Tiki por parte de mi abuelo, el de las barbacoas. Gracias, abuelo!)

Un origen de la vida en el frío

Un origen de la vida en el frío

tierra enfriadaDentro de las teorías sobre el origen de la vida terrestre, habitualmente el panorama de la “sopa primigenia” se plantea así literalmente, es decir, un mar caliente lleno de sustancias químicas cada vez más complejas hasta que al fin aparece una molécula autorreplicante. Tiene sentido: los compuestos de química orgánica requieren para su ensamblaje una cierta cantidad de energía presente, y además de los rayos cósmicos y otras radiaciones, ¿qué mejor que un disolvente calentito?

La Tierra antigua sin duda podía prestarse a esta situación. Recordemos: en el período que llamamos Hadeico, hace cuatro mil millones de años, la tierra era un mundo recién formado, bombardeado continuamente por fragmentos protoplanetarios del Sistema Solar que aún es una nube de partículas arremolinada; el agua -procedente de los minerales terrestres y del hielo que forma parte de ese bombardeo meteórico- se evapora y precipita una y otra vez sobre los flujos de magma que empiezan a formar la corteza. Los restos rocosos que nos quedan de esta época, que aparecen en Canadá, demuestran que había una violenta actividad volcánica, pero también actividad de erosión y arrastre de masas de agua líquida.

Se especula con la posibilidad de que la molécula replicante apareciera y se extinguiera en múltiples ocasiones en aquellos eones misteriosos, surgiendo en océanos, esterilizada por volcanes y meteoritos, arrojada al espacio y devuelta a la Tierra. Millones de experimentos químicos mezclados y recombinados hasta que el sistema solar se estabilizó y el planeta entró en un estado de calma.

¿Glaciares?

barbertonLas rocas procedentes del Cinturón de Diorita de Barberton (Sudáfrica) que se formaron en el océano de hace 3.500 millones de años, nos hablan de un mar bastante caliente, sobre los 85º. Esto se deduce de las proporciones de isótopos de oxígeno almacenados en las rocas. Pero según Maarten de Wit, de la  Nelson Mandela Metropolitan University en Port Elizabeth, estas lecturas estarían malinterpretadas por el hecho de proceder de materiales cercanos a fuentes hidrotermales. Otras pistas, como la formación de cristales de yeso* o la presencia de limolitas con cantos rodados, indicaría más bien la existencia de un mar muy frío e incluso con hielo.

Vida en el frío

hadeano-fríoAunque la idea de de Wit no es más que una teoría, cabe plantearse si realmente la vida podría desarrollarse en un medio helado. Investigando la posibilidad de vida en Europa (la luna de Júpiter), científicos de la Universidad de California han demostrado que algunos compuestos clave prebióticos –aminoácidos como guanina o adenina- se forman en cantidades substanciales a temperaturas bajo cero. De hecho, se concentran más, y la temperatura preserva de la descomposición a estas frágiles moléculas. ¿Significa esto que la vida surgió en el hielo? No lo sabemos, pero la combinación de unos fondos fríos rodeados de chimeneas hidrotermales saturadas de moléculas complejas resulta ser un interesante punto de vista nuevo.

Prebiotic Synthesis of Adenine and Amino Acids Under Europa-like Conditions

visto en New Scientist.

* el yeso puede cristalizar a temperaturas altas pero sólo en aguas superficiales, como ocurre con las abundantes rocas evaporíticas del Mioceno, cuando el Mediterráneo se secó.

Micro-sondas espaciales para ir a las estrellas

Micro-sondas espaciales para ir a las estrellas

micro-sondaEl anuncio por parte de un grupo de científicos del programa Breakthrough Starshot, cuyo objetivo es enviar micro-sondas espaciales a Alfa Centauri a velocidades cercanas a la luz con el objetivo de que lleguen allí en veinte años, ha despertado el entusiasmo de la comunicad científica. Dirigido por Peter Worden, ex-director del NASA AMES Research Center, y con un Consejo compuesto por Stephen Hawking, Yuri Milner, y Mark Zuckerberg. Ann Druyan, Freeman Dyson, Mae Jemison, Avi Loeb y Peter Worden se encargaron de hacer el anuncio.

Hace ya mucho tiempo, un matemático húngaro-americano, John Von Neumann, especuló con la posibilidad de fabricar máquinas autorreplicantes: sistemas artificiales capaces de fabricar copias de sí mismos. El físico Freeman Dyson expandió este concepto planteando utilizar las máquinas Von Neumann para gigantescos proyectos de astroingeniería, como terraformación de mundos o construcciones a nivel planetario (ya sabemos cómo planeaba construir las Esferas de Dyson), y también para la investigación de otros mundos. La dispersión por la galaxia de máquinas von Neumann, a las que Dyson denominó Astropollos, de forma lenta pero exponencial ampliaba mucho más las posibilidades de descubrir formas de vida inteligente que una expedición humana a gran escala. Los que recordéis 2010, la secuela de 2001: Odisea del Espacio saben que se revela al final que el Monolito es entre otras cosas una máquina Von Neumann diseñada para crear y dirigir formas de vida orgánica, con métodos tan expeditivos como autorreplicarse a lo bestia para provocar una reacción de fusión estable en Júpiter y convertir el sistema solar en un sistema binario à la Tattooine.

Dejemos las películas. Presentemos a Yuri Milner, el multimillonario soviético ruso que el año pasado donó cien millones de dólares al SETI no solamente para la detección de señales de radio sino para el desarrollo de unas sondas miniatura con requisitos mínimos, capaces de alcanzar velocidades cercanas a la de la luz. Estas micro-sondas -también llamadas femtosatélites– del tamaño de una galleta son básicamente una placa de circuitos integrados (no autorreplicantes) con una gran célula fotovoltaica. Sus funciones serán mínimas: alejarse de la Tierra en una trayectoria determinada, y avisar cuando encuentren algo. Pero ¿cómo se haría esto?

micro-sondasEl primer planteamiento de estas micro-sondas, que empezó en 2011 como un proyecto KickStarter por parte de Zachary Manchester de la Universidad de Cornell, especulaba con el empuje provocado por el viento solar y los campos electromagnéticos que impulsan, por ejemplo, las nubes de polvo ferromagnético a grandes velocidades por el espacio como micrometeoritos. De hecho ya se ha experimentado con la resistencia de los componentes al espacio (se colocaron algunos de estos chips al exterior de la Estación Espacial Internacional). La idea es que este otoño se envíe un satélite CubeSat lleno de estos chips; el satélite -parecido a una torre de CD- expulsaría los chips mediante un resorte formando la primera flota.

Si se pudiera generar una carga eléctrica (y se puede, mediante unas antenas que utilizarían la ionosfera terrestre para cargarse) se podría dirigir a cada uno de estos chips como si de una vela se tratase, encendiendo y apagando el circuito. Desde la Tierra la flota se dirigiría a Júpiter, con una ionosfera veinte mil veces mayor que la terrestre… Júpiter y más allá…

Pero hay más. La instalación de un láser terrestre podría aplicar directamente sobre los chips la potencia necesaria para acelerarlos; pensemos que estamos hablando de objetos de escasos gramos de peso. Con un láser colocado en un lugar seco y alto y dotado de óptica adaptativa para evitar distorsiones atmosféricas, se podrían enviar 100 gigavatios de potencia a cada chip individualmente, empujándolo en minutos a una velocidad de 160 millones de kilómetros por hora en dirección a Alfa Centauri. Los chips que sobrevivieran a la travesía llegarían en veinte años.

Esto ya son palabras mayores y requieren algunos ajustes de peso en los chips y el desarrollo del super-turbo-láser. Pero el campo está sembrado… y pronto las primeras migajas de tecnología humana atravesarán el vacío entre las estrellas.

Espero que no le den a ninguna nave que pueda andar por ahí. El impacto de una galleta de 1 gramo a 4,5×107 metros por segundo tiene que hacer daño, son más o menos 2×1019 ergios o más fácil, 500 toneladas de TNT.

http://www.breakthroughinitiatives.org/