Oportunidades para la Investigación Colaborativa en Astrobiología

Oportunidades para la Investigación Colaborativa en Astrobiología

Por :Michael Artime

un hermoso fin de semana otoñal, más de 50 miembros del NAI se reunieron en Jackson Hole, Wyoming, para considerar las oportunidades que ofrece esta especie de “gran ciencia”

Por: David Morrison

A pesar de que la ciencia basa a menudo sus avances en la labor individual de algunos investigadores, hay ocasiones en es necesario aunar los esfuerzos combinados de equipos más grandes. Uno de los propósitos del Instituto de Astrobiología de la NASA es el de suministrar coordinación y guía a los distintos equipos de astrobiólogos. En consecuencia, un hermoso fin de semana otoñal, más de 50 miembros del NAI se reunieron en Jackson Hole, Wyoming, para considerar las oportunidades que ofrece esta especie de “gran ciencia”.

Desafortunadamente, las altas cumbres del Parque Nacional Grand Teton no eran visibles desde nuestro lugar de encuentro, y en todo caso, hubo muy poco tiempo para disfrutar de la belleza de los alrededores. En lugar de eso, los asistentes centraron su atención en la identificación de los retos y oportunidades científicas que la excepcional base multidisciplinar y multi-institucional del NAI puede ofrecer a la hora de aproximarse a la resolución de problemas astrobiológicos.

Después de un día de presentaciones preliminares, los asistentes (tres representantes de cada uno de los equipos del NAI además de algunos integrantes de las plantillas de la Central del NAI y del Cuartel General de la NASA) se dividieron en pequeños grupos. Estos grupos discutían sobre tres áreas de colaboración potencial: (1) el estudio de los procesos en los discos protoplanetarios o circunestelares (astronomía, cosmoquímica), (2) el estudio de la historia de la vida primigenia en la Tierra (paleobiología, geobiología) y (3) la investigación de la biosfera subterránea (ecología microbiológica, genética). Las recomendaciones extraídas de cada uno de estos tres grupos se presentaron el último día de la reunión.

El primer grupo tituló su propuesta de esfuerzos “Disko”, ya que tiene que ver con discos protoplanetarios y la evolución de sistemas planetarios. Estos discos de gas caliente y polvo se forman a causa de los procesos de nacimiento de las estrellas, y han sido estudiados recientemente utilizando técnicas astronómicas en rangos espectrales que van de la luz visible a las microondas. El objetivo principal del equipo Disko es la integración mediante el uso de teorías dinámicas y químicas de los datos obtenidos en las observaciones astronómicas de estos lugares de nacimientos de planetas, con la información obtenida del estudio de la química de los cuerpos primitivos (cometas y asteroides) de nuestro propio sistema solar. Este trabajo se centra en el procesamiento del material que forma los discos, empezando con las nubes del gas y polvo interestelar y culminando finalmente en los planetas, algunos de los cuales serán habitables.

Una cuestión relativa al área Disko es la concerniente a su escala temporal, que necesita conciliar los datos extraídos de las observaciones astronómicas, con la teoría dinámica y el registro de los isótopos radiactivos de vida breve conservados en los meteoritos. La opinión actual es que su período de vida es muy breve y que los planetas podrían formarse en apenas unos pocos millones de años, pero hay discrepancias sobre esta imagen que requieren cierta resolución. Ya que los astrobiólogos están especialmente interesados en saber como llegó el agua y otras materias volátiles a los planetas, para lo cual deberían centrarse en la formación y dinámica de los cuerpos helados y en el transporte de materias volátiles hacia la Tierra y otros planetas interiores. Más específicamente, existen cuestiones interesantes concernientes al papel de la química en las nubes interestelares enfrentada a la propia química del disco, y al cómo cada una de estas contribuye a la formación y entrega de los componentes orgánicos prebióticos.

El segundo grupo dividió su temática sobre la historia temprana de la vida terrestre en tres áreas, dispuestas cronológicamente en eónes: el Eón Hadeano, que va desde la formación del planeta hasta hace aproximadamente 4.000 millones de años; el Eón Arcaico (desde hace 4.000 millones de años hasta hace 2.500 millones de años), que icnluye las rocas y fósiles más antiguos; y el Eón Proterozoico (desde hace 2.500 millones de años hasta hace 600 millones de años), que incluye el auge del oxígeno en la atmósfera, la primera aparición de vida multicelular, y (posiblemente) los episodios Snowball Earth *.

Al estudiar el Mundo Hadeano, nos vemos limitados por la casi completa ausencia de rocas de este período de tiempo. Además de seguir buscando muestras terrestres, el grupo consideró también la potencialidad de la ciencia lunar a la hora de aportar evidencias. Una cuestión de vital importancia concierne a la naturaleza de los intensos bombardeos tanto en la Tierra como en la luna, período crítico a la hora de definir el medioambiente en el que surgió la vida – ¿hubo un decline gradual o un cataclismo lunar tardío?. Otras cuestiones tienen que ver con las respuesta de la biosfera ante el bombardeo, y al potencial cruce de fertilización entre la Tierra y Marte. Una búsqueda más detallada de las muestras lunares podría aportar más luz a estas cuestiones y es concebible que pudiese suministrar fragmentos de rocas Hadeanas terrestres conservadas en la Luna.

Los objetivos principales para el Mundo Arcaico incluyen la identificación de las primeras formas de vida fosilizadas y la obtención de un mejor entendimiento de la composición de la atmósfera y océanos primitivos. Sería igualmente de gran ayuda emprender la búsqueda de nuevas muestras de rocas para determinar las fuentes del carbono orgánico, el clima, los ciclos bioquímicos, los regímenes tectónicos y tal vez la datación de los procesos de la fotosíntesis del oxígeno, que tan crucial fue para el futuro de la biosfera.

El estudio del Mundo Proterozoico se centrará naturalmente en el desarrollo de los océanos, la atmósfera y la biosfera que precedió al Cámbrico (que es la era que se inició hace 600 millones de años, cuando comienza el rico registro fósil). Con nuevas perspectivas, este es el “período de 1.000 millones de años no tan aburrido” que fijó el escenario de nuestro mundo moderno – y que ha sido definido como la larga y lenta mecha hasta la explosión de vida cámbrica. Queremos saber cuándo aparecieron los organismos multicelulares y evaluar las restricciones medioambientales que pudieron haber retardado la evolución de vida compleja. Algunos de los proyectos propuestos incluyen el estudio del Mar Negro como posible analogía de los océanos Proterozoicos y perforaciones en los montes Vindhyan de la India, un depósito de fósiles muy bien conservado que data aproximadamente de entre 1.600 y 600 millones de años. El uso de métodos comparativos para desenredar la historia del genoma Proterozoico podrá aportar también una nueva percepción fundamental a la hora de saber cómo y cuándo surgió la vida compleja.

El tercer grupo propuso varias formas novedosas de acercarse a un entendimiento sobre la importancia de la vida subterránea, una parte potencial, enorme y antigua, de la biosfera terrestre. Durante la década pasada hemos detectado formas de vida microscópicas viviendo a profundidades de varios kilómetros, tanto bajo el suelo continental como bajo el oceánico, y únicamente accesible a través de perforaciones o de profundas minas. La mayor parte de estos microbios eran desconocidos con anterioridad, y verdaderamente no tenemos aún demasiados datos sobre su naturaleza. Necesitamos determinar los rangos de medio ambientes subterráneos capaces de albergar vida y estudiar los organismos que viven en ellos, incluyendo su composición genética.

Algunos de lo temas principales relacionados con el estudio de la vida subterránea tienen que ver con las fuentes y flujos de energía, y los mínimos niveles de energía que se requieren para el mantenimiento de la vida. Necesitamos conocer las temperaturas, salinidad y disponibilidad de agua en estos medio ambientes. De particular interés es saber si algún medioambiente subterráneo está realmente aislado de la superficie. Si se concluye que la vida puede existir bajo la superficie sin verse expuesta a la oxidación superficial y atmosférica, existirán implicaciones obvias en la búsqueda de vida en Marte y Europa, donde hipotéticamente puede existir vida subterránea.

Estos son los fascinantes proyectos, algunos de los cuales pueden emprenderse hoy en día, aunque para otros muchos serán necesarios nuevos recursos. En los próximos meses, los miembros del NAI, junto a otros astrobiólogos, buscarán la oportunidad de avanzar en estas líneas de investigación.

* N. del T.: Teoría que afirma que la superficie de la Tierra estuvo completamente helada durante ciertos períodos de su historia. Más información aquí.