Segundo capítulo de la nueva entrega de esta didáctica serie. En esta ocasión el Dr. Morrison habla sobre Panspermia, el experimento de Miller y la importancia del agua para la aparición de la vida.

Pregúntale a un astrobiólogo
por David Morrison, NAI
ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDA

Pregunta: ¿Por qué algunos miembros de la comunidad científica se volvieron al espacio para contestar a la pregunta del origen de la vida?

Respuesta: Como sabe, la del origen de la vida persiste como una de las más antiguas y profundas cuestiones de la humanidad - ¿de donde vinimos y cómo llegamos aquí? Estudiosos de todo tipo se han hecho estas preguntas durante cientos de años, ya sea a través de religión, filosofía, arte y, más recientemente, ciencia. En la búsqueda de una respuesta científica, la Tierra sólo nos da unas cuantas pistas conservadas en roca, fósiles y código genético. Consecuentemente algunos científicos han propuesto el buscar una respuesta en el espacio, con la esperanza de que estas expansiones inexploradas puedan llevar a una respuesta más rápida y simple.

Una de estas primeras ideas científicas fue la de la Panspermia, propuesta por el químico sueco Svante Arrhenius en 1901. La Panspermia sugería que la vida planea a través del espacio interestelar en forma de espora o semilla, depositándose ocasionalmente en algún planeta. Una vez que las esporas encuentran un planeta anfitrión, la replicación y una eventual evolución pueden suceder. Sin embargo, mientras hemos ido aprendiendo más acerca de las severas condiciones del espacio interestelar, la hipótesis de la Panspermia parece más y más improbable. Los efectos combinados de la alta radiación ultravioleta, rayos X y partículas de rayos cósmicos en el espacio interestelar bombardearían y destruirían cualquier molécula orgánica compleja durante la duración del viaje. A pesar de estas condiciones, un puñado de gente aún se aferra a la idea de la Panspermia, quizás porque les da una causa (viva) de la vida en la Tierra.

28 enero 2002


Pregunta: ¿Podría hablarme acerca del experimento Stanley-Urey?

Respuesta: Probablemente se refiere al histórico experimento llevado a cabo por Stanley Miller en 1953 – un estudiante de doctorado de Harold Urey en el momento. El experimento de Miller demostraba la posibilidad de la síntesis inorgánica de algunos de los ladrillos fundamentales para la vida, dadas las condiciones que se asumía que se parecían a las de la antigua Tierra. Miller reprodujo el concepto de su profesor de esta joven Tierra creando una cámara que sólo contenía hidrógeno, agua, metano y amoniaco. Entonces llevó el agua al punto de ebullición y utilizó un descargador eléctrico para imitar el relampagueo con el fin de acelerar el tiempo geológico. Después de sólo una semana, Miller observó que se había sedimentado un residuo de compuestos en su sistema. Sus resultados fueron extraordinarios: se habían formado compuestos orgánicos, más notablemente, algunos de los ladrillos de la vida conocidos como aminoácidos.

La simulación de Miller de la antigua Tierra persiste como punto destacado en la investigación científica sobre el origen de la vida. Así mismo, el trabajo de Miller (ya que la atmósfera propuesta estaba basada en la abundancia natural de ciertos elementos en el universo) sugiere que átomos y aminoácidos similares podrían formarse en otros sitios, en planetas formados de forma similar a la Tierra.

28 enero 2002


Pregunta: Una lámina de plástico se deja a la intemperie de noche. A la mañana siguiente la humedad se ha condensado en el dorso de esta lámina de plástico. Mi pregunta es, si se rociase un medio de cultivo sobre una amplia área de otro planeta, tal como Marte o incluso la Luna, o en un desierto con una mezcla de esporas de algas y nutrientes, ¿tendría la posibilidad de tornarse biológicamente autosuficiente y crear nitrógeno durante la noche y oxígeno durante el día? Teóricamente, por supuesto.

Respuesta: Una cuestión muy interesante, realmente excelente. Has dado en uno de los requisitos clave para la vida, el agua. Con agua y nutrientes, la mezcla adecuada de microbios y una fuente externa de energía, autosuficiencia junto con reciclaje son ciertamente posibles (siempre y cuando puedan alcanzarse y mantenerse temperaturas tolerables). Sin embargo la condensación de agua en el dorso de la lámina de plástico requiere una fuente de vapor de agua, en este caso, evaporación desde el suelo. De este modo, el experimento podía fácilmente fallar en la Luna por falta de agua en el suelo. Puede haber agua congelada en suelos marcianos, pero las temperaturas son demasiado bajas para que se evapore y se condense después, los suelos desérticos a veces tienen suficiente humedad para que tu experimento funcione.

Gracias por una cuestión tan estimulante.

28 enero 2002


Pregunta: ¿Cómo y cuándo vino el agua a existir en nuestra Tierra?

Respuesta: Has hecho una buena pregunta. Los científicos planetarios han estado trabajando sobre esta cuestión durante años y las respuestas han ido cambiando, al menos hasta hace poco. Estamos bastante seguros de que el agua no se originó a la misma distancia del Sol a la que se encuentra ahora la Tierra, que es de 1 UA (Unidad Astronómica). Se piensa que la nebulosa solar, desde la que se formaron todos los planetas, habría estado demasiado caliente a esta distancia para que se condensase el agua, y el vapor de agua no reacciona lo suficientemente rápido con rocas para formar minerales hidratados. Por lo tanto, se cree que el agua se habría originado más allá del Sol, en el cinturón de asteroides (2-3’5 UA), o bien en la región de planetas gigantes (5-30 UA), donde se piensa que se formaron los cometas.

Durante muchos años los cometas fueron los mejores candidatos a haber provisto de agua a la Tierra. Después de todo, los cometas son una mezcla de 50% agua y 50% de otros materiales, en su mayoría silicato en polvo. Aún más, se piensa que la craterización en la Luna ha sido producida por una lluvia de objetos, los cuales podrían haber sido cometas que impactaron contra la Luna (y la Tierra) hace entre 4.500 y 3.800 millones de años. Este período es llamado el “período de fuerte bombardeo”. Se pensaba que los cometas eran buenos candidatos para producir este bombardeo ya que los tiempos de acreción fuera del sistema solar son más largos que en la región en la que se formaron los planetas terrestres.

La hipótesis cometaria para el origen del agua terrestre tiene, sin embargo, un serio problema, que fue reconocido cuando los científicos pudieron medir sus proporciones de D/H. El Deuterio es un isótopo de hidrógeno (H) que tiene un neutrón, así como un protón, en su núcleo. La proporción de D/H en los océanos de la Tierra es de 1.56 ¥ 10-4. La proporción de los tres cometas que han sido estudiados (el Halley, Hyakatake y Halle Bopp) es de más o menos el doble de ese valor. Uno podría ser capaz de explicar la diferencia entre cometas y el agua de la Tierra si los cometas tuviesen menos D que la Tierra ya que el isótopo normal y más ligero de hidrógeno escapa más rápidamente al espacio. Pero si el material de inicio tenía más deuterio que el agua de la Tierra, es difícil ver cómo el valor de D/H podría haber sido reducido hasta su valor actual.

Esto nos deja el cinturón de asteroides como la fuente más probable del agua de la Tierra. El agua en los meteoritos (que viene del cinturón de asteroides) tiene una amplia escala de valores de D/H, pero la media es cercana a la que se encuentra en el agua de la Tierra. Hay algunos problemas con esta teoría, demasiado específica tratando de explicar las concentraciones de gases nobles, los cuales son diferentes en la atmósfera terrestre que en los meteoritos. Sin embargo, la teoría de los asteroides ha ganado muchos seguidores en los últimos años. Una cuestión que permanece como controvertida es si la mayoría de este agua vino durante el “periodo de fuerte bombardeo” o durante el periodo de acreción principal. Los modelos de acreción predicen que grandes planetesimales pueden interactuar entre ellos gravitacionalmente y acabar en órbitas muy diferentes de las que se formaron. El agua terrestre podría ser provista, en teoría, por un planetesimal del tamaño de la Luna de fuera del cinturón de asteroides. Pero algo también podría haber llegado durante el “periodo de fuerte bombardeo”.

Esta ha sido una respuesta larga y devanada, pero la tuya era una pregunta muy difícil.

28 enero 2002


Pregunta: ¿Cómo y cuándo el agua (mares y océanos) comenzó a existir en nuestra Tierra?

Respuesta: Sabemos que el agua del océano en la Tierra probablemente cayó en forma de lluvia mientras la Tierra se enfriaba hace unos 4.000 millones de años. La verdadera pregunta es de dónde vino toda esa agua. Aún no se conoce la respuesta, sin embargo a los científicos se les han ocurrido al menos dos posibles ideas. La primera teoría es que la Tierra siempre tuvo suficientes elementos básicos para formar agua – hidrógeno y oxígeno – y que la mayor parte de estos elementos estaban atrapados por separado ya sea en hidrocarbonos o en óxidos de hierro bajo la corteza terrestre. El agua atrapada se liberó más tarde como vapor volcánico mientras la Tierra se enfriaba. Una vez que el vapor llegó a la fría atmósfera, se condensó en lluvia que finalmente llenó los océanos de la Tierra. La segunda teoría es que la Tierra recolectó el agua durante un largo período de tiempo al impactar contra su atmósfera y su superficie cometas y meteoritos cargados de hielo. El hielo de muchos millones de pequeños cometas o meteoritos a lo largo de un periodo de tiempo puede haberse condensado en la atmósfera para caer al fin en forma de lluvia terrestre. Algunas de las evidencias que soportan esta teoría es la del índice de pérdida de agua en los procesos geológicos naturales de la Tierra. Sin la constante afluencia de agua extraterrestre, dicen algunos científicos, la Tierra estaría tan seca como un hueso. Más evidencias de esta teoría se hallan en la (fuertemente discutida) tasa de bombardeo de pequeños cometas en las capas altas de la atmósfera. Algunas mediciones de “agujeros atmosféricos” afirman que de uno 20 a 40 toneladas de cometa se vaporizan en la atmósfera terrestre cada tres segundos, y que este índice añadiría más o menos una pulgada de agua a la superficie de la Tierra cada 20.000 años. Uno de varios de los argumentos contra esta teoría es que si la mayor parte o todo el agua de los océanos terrestres fue derivada de cometas o meteoritos, deberíamos estar viendo niveles de deuterio y xenón mucho más altos en la superficie y atmósfera actuales de la Tierra. Mientras ambas teorías permanecen en acalorado debate, los científicos admitirán de buena gana que el origen de los océanos terrestres es aún desconocido. Muchos sospechan que los océanos pueden haber sido el resultado de alguna clase de combinación de ambas teorías. Para más información sobre este debate, vea el siguiente sitio de “American Scientific” que trata de su pregunta exacta:

http://www.sciam.com/askexpert/environment/environment13.html

11 diciembre 2001

Traducido por Ana F. Blanco para

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