Resumen (5 de Junio de 2005): Las cuestiones planteadas por la astrobiología son profundas y duraderas, pero por primera vez, gran parte de la especulación histórica puede ser ahora comprobada científicamente. Una guía del usuario para una buena experimentación se ofrece como parte de la actualización del Mapa de Ruta de la Astrobiología. Para los 'emprendedores', este mapa de ruta realmente funciona.

"En este simple planeta llamado Tierra, coexisten (entre otras incontables formas de vida) algas, escarabajos, esponjas, medusas,. Serpientes, cóndores, y secuoyas gigantes. Imagine estos siete organismos vivientes alineados uno junto al otro por orden de tamaño. Si no los conociera mejor, le costaría trabajo creer que todos provienen del mismo universo, y mucho menos del mismo planeta". --Neil DeGrasse Tyson, director del Planetario Hayden Crédito: NGS

El de Astrobiología de la NASA aporta una orientación para la investigación y el desarrollo de tecnología en las empresas de la NASA que comprenden las ciencias biológicas, de la Tierra y del espacio. El desarrollo en progreso de los mapas de ruta en astrobiología comprende las contribuciones de diferentes científicos y tecnólogos del gobierno, las universidades y las instituciones privadas. El Mapa de Ruta se dirige a tres cuestiones básicas: ¿Cómo empieza y evoluciona la vida?, ¿existe la vida en cualquier otro lugar del universo?, y ¿ cuál es el futuro de la vida en la Tierra y más allá?.

Una de las listas más interesantes del mapa de ruta incluye investigaciones de ejemplo. Para aquellos que se inclinan a la 'acción', la lista es fértil y rica en ideas para pensar con más profundidad en cómo los científicos contestan alguna de las más difíciles y persistentes cuestiones planteadas por la astrobiología. Este repaso destaca esos ejemplos, con vínculos para ayudar a comprender las misiones más complejas.

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Estudiar la relación entre la metalicidad estelar y la formación planetaria. Determinar si hay una zona galáctica habitable. Modelar el origen de los sistemas planetarios, especialmente el aumento o la pérdida de agua de planetas terrestres de varios tamaños y masas. Determinar cómo la pérdida de agua afecta al clima, y a los procesos superficiales e internos, y cómo estos cambios afectan a la habitabilidad. Desarrollar modelos integrales de los ambientes de los planetas terrestres para investigar la evolución de la habitabilidad.

Investigar novedosos métodos para la detección y tipificación de planetas extrasolares, particularmente aquellos que podrían conducir a una mejor comprensión de la frecuencia de planetas Terrestres habitables.

Usar modelos atmosféricos para comprender el rango de las condiciones planetarias que pueden ser determinadas desde una baja resolución, espectros de disco completo en las longitudes de onda visible, de infrarrojo cercano y térmica. Usar datos de Venus, la Tierra, y Marte para validar estos modelos. Modelar una variedad de biofirmas, incluyendo las firmas de la banda de 9,7 mm. del ozono y la banda del oxígeno A y sus variedades a través de la historia biológica y geológica de la Tierra.

Dirigir vehículos robóticos bien equipados a sitios de pasada sedimentación acuática para analizar la geoquímica de las rocas, minerales acuosos, materia orgánica y biofirmas fósiles. Desarrollar instrumentos de vuelo para la detección precisa de biofirmas preservadas en las rocas de la superficie y el subsuelo, sedimentos, y hielos.

Explorar los ambientes de la atmósfera y la superficie de Titán en busca de evidencia de química orgánica compleja y agua, para aportar un contexto para la comprensión de la habitabilidad potencial y la química prebiótica. Simular el ambiente de Titán para ayudar en el diseño de misiones in situ y para interpretar los datos enviados desde allí. Desarrollar una instrumentación en astrobiología que pueda sobrevivir a los entornos de bajas temperaturas y altas radiaciones de la superficie de Europa. Usar métodos in situ para probar modelos que predigan la presencia de fuentes de energía que puedan sustentar la vida.

Trazar la formación cósmica de materiales prebióticos a partir de la formación de moléculas interestelares y sólidos a través del procesamiento de estos materiales para producir compuestos más complejos. Conducir experimentos de laboratorio y simulaciones para aportar un marco de trabajo para el análisis de meteoritos y muestras de retorno de asteroides y cometas, y para interpretar el espectro de las nubes interestelares. Analizar meteoritos y muestras de retorno para comprender la naturaleza de los compuestos orgánicos extraterrestres. Identificar los compuestos y complejos orgánicos producidos bajo condiciones planetarias primordiales a través de experimentos de simulación en laboratorio.

Buscar los mecanismos del exceso enantiomérico que introdujeron la quiralidad en los sistemas biológicos. Investigar polímeros distintos de los ácidos nucleicos que tienen el potencial de haber sido moléculas precursoras capaces de contener información genética. Investigar el lugar activo del ARN catalizado en los ribosomas para comprender mejor cómo el ARN podría haber evolucionado al principio para mediar en la traslación en las formas primitivas de vida.

HD 28185 b es el primer exoplaneta descubierto con una órbita circular dentro de la zona habitable de su estrella. Astrobiología: el estudio de cómo comienza y evoluciona la vida – o lo que es lo mismo ¿de donde vinimos?. ¿Existe la vida en algún otro lugar del universo?. ¿Estamos solos?. Y, ¿cuál es el futuro de la vida en la Tierra y más allá?. ¿a dónde viajaremos en el espacio?. Albertus Magnus (1193-1280) fue el autor de una de las primeras declaraciones que fácilmente se podrían reconocer como un mapa de ruta de la astrobiología actualmente: "Puesto que una de las muchas maravillosas y nobles preguntas de la Naturaleza es si hay un mundo o muchos,... parece deseable para nosotros preguntarnos sobre ello". Crédito: STScI Digitized Sky Survey

Buscar los pigmentos que fueron componentes posibles del entorno prebiótico y que tienen la capacidad de capturar y transformar la energía luminosa en energía química. Investigar las reacciones redox en las que el hidrógeno sirve como fuente de energía libre que podría posiblemente estar disponible para formas primitivas de vida. Investigar los mecanismos por los que las primitivas membranas podrían combinar la energía disponible en gradientes iónicos para la síntesis de compuestos de alta energía tales como el pirofosfato.

Determinar cómo los nutrientes iónicos y polares podrían atravesar las membranas celulares para suministrar monómeros y energía para el metabolismo intracelular y la biosíntesis. Investigar las reacciones de la polimerasa que pueden tener lugar en los micro entornos de las membranas celulares, usando fuentes externas de monómeros y de energía química. Establecer sistemas de síntesis de las proteínas de las membranas que incorporan los ribosomas y el ARNm en las vesículas de lípidos.

Examinar las rocas sedimentarias más antiguas en busca de biofirmas, tales como microfósiles y fósiles químicos. Buscar las biofirmas de microorganismos y procesos metabólicos clave (p.ej. la fotosíntesis) en rocas de la era de las Archea. Analizar los datos de la secuencia genómica de las procariotas e identificar las correlaciones entre la divergencia de las estirpes y los eventos en la historia de la biosfera.

Estudiar los isótopos del carbono y otros rastros del cambio ambiental en las rocas del Neoproterozoico (hace 600 millones de años) para comprender mejor las perturbaciones climáticas globales que pueden haber influido en la evolución temprana de la vida compleja. Buscar evidencia fósil de eucariotas en las rocas de la era proterozoica para determinar la morfología, ecología, y diversidad de las eucariotas primitivas. Analizar los datos de la secuencia genómica de las eucariotas unicelulares para profundizar en la evolución temprana de la complejidad eucariota, incluyendo la adquisición de orgánulos celulares.

Examinar los cambios evolutivos, ecológicos y taxonómicos en la biota de la Tierra tras un evento conocido de impacto de asteroide. Investigar una extinción masiva conocida en el registro fósil para determinar si fue causada o intensificada por un evento extraterrestre, tal como un impacto o una supernova cercana.

Observar experimentalmente el ensamblaje de genes en nuevos caminos metabólicos como una respuesta adaptativa a los cambios ambientales. Examinar las reordenaciones del genoma, incluyendo los procesos de supresión y adquisición de genes, en respuesta a un cambio de nutrientes y un estrés físico-químico. Investigar la diversidad de la estabilidad del genoma en microbios fisiológica y genómicamente distintos.

Investigar las pequeñas interacciones moleculares y su papel en la coordinación de las actividades metabólicas en comunidades microbianas mixtas de fototróficas/quimiotróficas. Examinar las mutaciones adaptativas en especies microbianas individuales de comunidades mixtas en respuesta a perturbaciones ambientales. Examinar la susceptibilidad de comunidades microbianas establecidas a la invasión por microbios exteriores.

Investigar las propiedades intrínsecas y la estabilidad de biomoléculas críticas que permiten a los microorganismos sobrevivir a ciclos severos de congelación y deshielo. Caracterizar bioquímicamente los mecanismos del ADN-reparador que permiten a los microorganismos recuperarse de un daño por radiación. Estudiar las estrategias de supervivencia que pueden permitir a los microbios mantener su viabilidad durante periodos muy largos de tiempo (miles a millones de años).

Construir modelos biogeoquímicos de ecosistemas y comprobar los modelos con análisis genómicos isotópicos y funcionales de las partes constituyentes de los ecosistemas. Documentar el impacto ecológico de los cambios en el clima, complejidad del hábitat, y disponibilidad de nutrientes sobre la estructura y función de un ecosistema seleccionado, como guía para entender los cambios que pueden ocurrir en escalas de tiempo que oscilan entre eventos repentinos (unos años o menos) a millones de años.

El argumento estadístico para la vida en cualquier otra parte puede triunfar sobre la pureza filosófica Crédito:NASA/STScI/ ESA

Documentar el impacto del entorno espacial sobre los ecosistemas microbianos que podrían ser lanzados al espacio por un evento de impacto. Examinar la supervivencia, alteración genómica, y la adaptación de los ecosistemas microbianos en un simulado entorno marciano habitable. Interpretar la significación de los hallazgos con respecto al potencial de contaminación biológica de Marte. Examinar los efectos del entorno espacial sobre la biosíntesis y la utilización de biomoléculas microbianas que juegan papeles esenciales en los procesos biogeoquímicos.

Determinar los biomarcadores orgánicos adicionales que ayudarán a cartografiar la presencia y desarrollo de una microbiota fotosintética en las rocas del Precámbrico. Determinar las características de las texturas laminadas sedimentarias que solamente requieren de procesos biológicos. Identificar ejemplos de biofirmas isotópicas estables, químicas y mineralógicas que pueden indicar la presencia de biota subterránea (p. ej. Microbios viviendo en acuíferos), y que pueden quedar preservados en rocas primitivas.

Determinar la naturaleza y destino de los escasos gases que son producidos por ecosistemas microbianos específicos en una biosfera anaerobia ('pre-oxigenada'). Llevar a cabo estudios de laboratorio, observaciones y modelos para separar las biofirmas falsas de las verdaderas (p. ej. O2 atmosférico en un rango de ambientes planetarios).