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¿Cómo se originó el agua de la Tierra?

Por Javier Carmona (CSIC)*

Cerca del 70% de la superficie de nuestro planeta está cubierta por océanos, mares, ríos, glaciares… ¿Te has preguntado alguna vez de dónde ha salido toda esta cantidad de agua?

Sabemos que el agua líquida no estaba presente en los momentos iniciales de formación de la Tierra hace 4.500 millones de años, y lo sabemos precisamente porque el planeta estaba tan caliente que el agua solo podía existir en forma de vapor. Tuvieron que pasar 800 millones de años para que la superficie se enfriase lo suficiente como para poder contener agua líquida de forma estable. En ese momento, las lluvias procedentes de una primitiva atmósfera habrían comenzado a formar los primeros ríos y océanos.

Existen dos teorías que intentan explicar el origen del agua en nuestro planeta: una que dice que esta sustancia es de origen extraterrestre y otra que establece que proviene del interior del planeta.

La primera apunta a un tipo de meteoritos que de vez en cuando impactan en la superficie de la Tierra: las condritas carbonáceas. Estos meteoritos contienen agua o minerales alterados por ella, y su procedencia exterior al Sistema Solar sugiere que esta sustancia posiblemente es más abundante en el universo de lo que se creía.

Condrita carbonácea / Wikimedia Commons (H. Raab)

La teoría de que el agua procede del interior de nuestro planeta nos habla de la desgasificación de los volcanes. Sabemos que el vapor de agua es el gas más abundante en una erupción volcánica. Así pues, la atmósfera habría ido enriqueciéndose en este compuesto con el paso del tiempo, erupción tras erupción.

Posiblemente el origen del agua en la Tierra se deba a los dos mecanismos: el impacto indiscriminado de meteoritos en los estadios iniciales de la formación de nuestro planeta y la continua desgasificación a lo largo del tiempo por las erupciones volcánicas.

Un escudo protector llamado magnetosfera

Hoy sabemos que el agua no es una sustancia tan exótica fuera de la Tierra como se pensaba antes. Existe en la Luna, y en Marte llegó a formar océanos en un pasado remoto. Por tanto, lo que hace único a nuestro planeta no es la presencia de agua, sino la presencia de agua líquida en su superficie.

La distancia al Sol y la composición de la atmósfera de la Tierra permiten temperaturas en las que el agua permanece en forma líquida. Sin embargo, el campo magnético de nuestro planeta ha sido el responsable de que este agua se haya mantenido en la superficie durante miles de millones de años.

El escudo protector que genera, llamado magnetosfera, impide que la atmósfera y el océano sean arrastrados por el viento solar. En el caso de Marte, se cree que su menor tamaño provocó el debilitamiento y la desaparición de su campo magnético, lo que a su vez propició la pérdida de su atmósfera y, posteriormente, la de sus océanos.

¿Un planeta realmente único?

La Tierra no solo es el único planeta conocido con agua en su superficie, sino también el único que alberga vida. Fue precisamente un océano primitivo el lugar donde se originó la vida hace más de tres mil millones de años. Por eso, encontrar otros lugares del universo donde el agua se halle en estado líquido despierta un gran interés científico.

La investigación espacial ha descubierto hielo en otros planetas y asteroides, pero la atención de quienes trabajan en la búsqueda de vida extraterrestre se ha centrado en algunas lunas heladas de Júpiter y Saturno. Europa y Encélado contienen un océano líquido bajo su superficie helada, que, junto a la presencia de volcanismo o zonas geotérmicas, podrían haber generado las condiciones idóneas para la presencia de vida.

Tal vez el futuro nos muestre que nuestro planeta es uno más de tantos otros donde hay agua líquida y vida.

 

* Javier Carmona es responsable de comunicación y cultura científica del Instituto de Geociencias (CSIC-UCM).

Tres buenas razones para creer en extraterrestres

Por Ester Lázaro* y Mar Gulis (CSIC)

¿Quién no ha fantaseado alguna vez con la existencia de vida más allá de nuestro planeta? Si, como la ciencia ha demostrado, la Tierra no es el centro del universo y los seres humanos no somos el centro de la creación, ¿por qué no puede haber otras tierras habitadas por organismos similares o diferentes a los terrestres?

Es cierto que, hoy por hoy, la única vida que conocemos es la de este planeta, pero hay fuertes argumentos a favor de la existencia de vida extraterrestre. Aquí te presentamos tres de ellos.

Planetas y satélites

1. El universo es enorme y, como dijo Carl Sagan, “si solo estamos nosotros, sería un auténtico desperdicio de espacio”. En nuestra galaxia, la Vía Láctea, hay entre 100.000 y 400.000 millones de estrellas. Si ca­da una tuviera un sistema planetario como nuestro sistema solar, el número de planetas podría acercarse al billón. Pero la Vía Láctea es solo una de las aproximadamente 100.000 millones de galaxias que hay en el universo, así que el número de planetas extrasolares podría supe­rar las decenas o los cientos de miles de trillones, una cifra casi imposible de concebir por la mente humana. Si, además, tenemos en cuenta que muchos de esos planetas podrían tener sus propias lunas, el número de escenarios capaces de albergar vida sería aún mayor. Aunque este razonamiento pueda parecer meramente estadístico, con tantos planetas y satélites, ¿cómo es posible que no exista vida en alguno de ellos?

2. Algunos de los ingredientes básicos de la vida son muy comunes en el cosmos. La vida terrestre se ha desarrollado fundamentalmente a partir del carbono y su combinación con el hidrógeno, el nitróge­no, el oxígeno, el fósforo y el azufre, elementos que se agrupan en el acrónimo CHONPS. No parece una casualidad: el hidrógeno, el oxígeno y el carbono se encuentran entre los ocho elementos más abundantes del universo y se combinan en moléculas orgánicas que están presentes en todo el cosmos. De hecho, hasta el momento hemos sido capaces de detectar más de un centenar de tipos distintos de moléculas orgánicas en el espacio; entre ellas, el aminoácido más simple: la glicina.

3. La vida es mucho más robusta de lo que pensábamos hace unas décadas. Durante mucho tiempo se creyó que la vida era un fenómeno muy frágil, que solo podía desa­rrollarse en el rango de condiciones que nos resultan más fa­vorables a los seres humanos. Es decir, temperaturas y presiones moderadas, agua en abundancia y algún tipo de protección frente a la radiación. Todo esto cambió con el descubrimiento de los extremófilos: organismos (microorganismos en su mayor parte) que vi­ven en condiciones fisicoquímicas próximas a los límites compatibles con los procesos biológicos.

Algunos de sus hábitats más ex­tremos son las proximidades de las chimeneas volcánicas submarinas, donde se combinan temperaturas muy elevadas con presiones muy altas; desiertos tan secos y áridos como el de Atacama; el agua ácida y rica en metales pesados de algunos ríos, como río Tinto, en la península ibérica; salinas o las aguas a temperaturas bajísi­mas que existen bajo el hielo de la Antártida.

Conan

‘Deinococcus radiodurans’, también conocida como Conan, la bacteria invencible, puede soportar dosis de radiación gamma hasta 1.500 veces mayores que las que causarían la muerte humana. / Wikipedia.

Desde su hallazgo, el estudio de estos organismos ha sido una pieza esencial de la astro­biología, ya que entender las soluciones que los extremófilos han adoptado para sobrevivir en condiciones aparentemente inhóspitas resulta muy útil a la hora de imaginar la vida en otros lugares del cosmos.

Planetas diferentes, formas de vida distintas

Estos argumentos implican que la búsqueda de vida extraterrestre no debería limitarse a localizar escenarios similares a la Tierra.

Si echamos la vista atrás veremos que nuestro planeta no siempre ha sido como es ahora y, sin embargo, ha albergado vida desde hace más de 3.500 millones de años. En sus inicios, la Tierra estaba cubierta de lava y las elevadas temperaturas no permitían la existencia de agua líquida en su superficie. Pero, poco a poco, se fue enfriando y el vapor de agua pudo condensarse y caer en forma de lluvia para formar los primeros océanos. El oxígeno no estuvo presente en la atmósfera en cantidades apreciables hasta hace unos 2.000 millones de años. Mucho antes de esa fecha, la vida ya había sido capaz de abrirse camino y, aunque no había pasado del estado microscópico, ya poseía todas las propiedades que caracterizan a la vida actual.

Por tanto, la vida podría existir en escenarios muy distintos a la Tierra actual y, si así fuera, lo esperable es que fuese muy diferente de la que conocemos. Por ejemplo, a pesar de su diversidad, la vida terrestre ‘solo’ es capaz de obtener energía de la luz solar (organismos fotótrofos), de las reacciones químicas que ocurren en el ambiente (qumiótrofos) o de otros organismos que la han almacenado en las moléculas que forman sus estructuras corporales (heterótrofos). Sin embargo, nada impide imaginar formas de vida que utilicen otras fuentes de energía, como la energía térmica, la eólica o la gravitatoria.

Planeta y estrella

Tampoco podemos descartar la existencia de organismos simples con una química muy diferente a la de la vida terrestre. Aunque poco probable, en condiciones muy determinadas, podrían existir formas de vida simples basadas en el silicio en lugar del carbono o seres que no utilizaran agua en su metabolismo, sino amoniaco, nitrógeno o metano líquidos, estado en el que estas sustancias se encuentran cuando las temperaturas son muy bajas.

En cualquier caso, estas posibilidades hacen mucho más probable encontrar formas de vida simple que vida inteligente. Esto no quiere decir que la vida inteligente extraterrestre no pueda existir, sino que será menos abundante que otras formas de vida porque la aparición de inteligencia requiere un grado de complejidad biológica que precisa tiempos mucho más largos para surgir.

¿Seríamos capaces de reconocer la vida extraterrestre?

Por último, las diferentes formas que podría tener la vida nos plantean un interrogante muy particular: ¿sabríamos reconocer esa vida que ha surgido y evolucionado en condiciones tan distintas de la vida que conocemos?

Aunque la vida en la Tierra sea enormemente diversa, todos los organismos terrestres compartimos rasgos comunes, como estar organizados en células y estar constituidos por cuatro macromoléculas principales: proteínas, glúcidos, lípidos y ácidos nucleicos. ¿Debemos interpretar nuestros rasgos comunes como propiedades esenciales de la vida o simplemente como la mejor solu­ción para prosperar en el ambiente de nuestro planeta?

Para en­tender qué es lo esencial de la vida, necesitaríamos poder comparar la vida terrestre con otra vida que tuviera un origen diferente. El resultado de esa comparación sería un hallazgo de gran trascendencia para comprender qué es realmente la vida y cuál es su significado en la evolución del universo. Así pues, tendremos que seguir buscando.

* Ester Lázaro Lázaro es investigadora del CSIC en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), donde dirige el grupo de Estudios de evolución experimental con virus y microorganismos, y autora del libro La vida y su búsqueda más allá de la Tierra (CSIC-Catarata), en el que está basado este post.

 

Cultura con C de Cosmos: Vida

Por Montserrat Villar, Eva Villaver, Natalia Ruiz, Ester Lázaro, José Antonio Caballero, Carlos Briones y David Barrado (CSIC)*

Vivimos en una sociedad hiper-especializada: profesionales de diferentes áreas del saber son excelentes en temas cada vez más específicos. Como consecuencia, el estudio, la investigación y la propia cultura se compartimentan en múltiples casillas que a menudo nunca se tocan. Alejarnos de nuestra especialización para sumergirnos en otras áreas del conocimiento es enormemente enriquecedor: nos permite reconstruir la historia, nos estimula a imaginar soluciones creativas a problemas complejos y, muy importante, nos hace dudar. Solo desde la duda puede progresar el conocimiento.

De estas reflexiones nació Cultura con C de Cosmos (C3), un proyecto surgido en el Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) cuyo objetivo es hacer divulgación científica promoviendo el encuentro y la comunicación entre áreas del saber generalmente percibidas como disociadas (ciencia vs. humanidades). En sus dos primeras ediciones (octubre de 2018 a marzo de 2019 y noviembre de 2019) nuestro objetivo fue divulgar la astronomía y la astrobiología a través del arte, la poesía y la música.

C de Cosmos

Cultura con C de Cosmos ha regresado en marzo de 2022 con una nueva iniciativa, C3: Vida, que aborda como tema central la posible existencia de vida fuera de la Tierra. Hasta la fecha la única evidencia de vida la tenemos en nuestro planeta. Sin embargo, desde épocas remotas la posibilidad de que exista en otros lugares del universo ha hecho volar la imaginación del ser humano y ha motivado una profunda reflexión sobre nuestro lugar en el cosmos. Esto ha quedado plasmado en numerosas manifestaciones de nuestra cultura, incluyendo las religiones, la filosofía o el arte. Así, durante milenios, artistas plásticos, escritores, músicos y filósofos han imaginado e incluso recreado otros mundos habitados.

La ciencia no podía ser ajena a esa inquietud y, desde que la tecnología lo ha permitido, tiene como uno de sus objetivos prioritarios investigar si los procesos que han conducido a la aparición de la vida en la Tierra podrían haber ocurrido en otros lugares del universo. Vivimos una época que quizá nos depare grandes hallazgos. Gracias a los avances en la investigación astrobiológica y astrofísica, podemos buscar vida fuera de la Tierra con estrategias muy sofisticadas basadas en el conocimiento científico. Por primera vez puede que estemos en condiciones de hallar indicios de esa posible vida extraterrestre. ¿Estamos preparados para un descubrimiento de esta magnitud?

 Vídeos, diálogos y directos de Youtube

De todo ello hablaremos en C3: Vida. Entre marzo y junio invitaremos a la sociedad a reflexionar acerca de este tema tan provocador. Personalidades del mundo de la cultura nos mostrarán en vídeos breves cuál es su visión acerca de la posible existencia de vida en otros lugares del cosmos. Rosa Menéndez, presidenta del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Miguel Falomir, director del Museo del Prado, Michel Mayor, premio Nobel de Física 2019, el guionista y director de cine Mateo Gil, la periodista y escritora Marta Fernández, el poeta y juglar Daniel Orviz, entre otros, nos acompañarán y compartirán sus reflexiones y sensaciones acerca de este tema trascendental.

Celebraremos, además, actividades de divulgación científica online y presenciales. Entre ellas destacamos el ciclo de diálogos en el mítico Café Gijón de Madrid, que se inaugura el jueves 17 de marzo con la conversación Pensar el arte, sentir la ciencia entre el bioquímico del CSIC Carlos Briones (CAB) y el artista multidisciplinar Antonio Calleja. Seguirán cinco diálogos, uno cada jueves hasta el 28 de abril, excepto Jueves Santo. Profesionales de la ciencia, el arte, la filosofía, el periodismo y la historia conversarán sobre temas diversos (incluyendo la vida extraterrestre) para estimular una reflexión interdisciplinar y mostrar cómo la aproximación a una misma idea desde caminos diferentes produce a menudo inspiradoras alianzas de gran riqueza intelectual.

A partir de mayo celebraremos directos de youtube. En un contexto permeado por la divulgación científica, el público tendrá oportunidad de preguntar a personas expertas lo que siempre quiso saber acerca de la posible existencia de vida extraterrestre. El diálogo permitirá compartir las dudas, ideas y sensaciones que inspira la reflexión acerca de una de las cuestiones más intrigantes y evocadoras para la humanidad desde hace milenios: ¿estamos solos en el universo?

* Montserrat Villar (directora de C3:Vida), Eva Villaver, Ester Lázaro, José Antonio Caballero, Carlos Briones y David Barrado son investigadores del CAB.  Natalia Ruiz es comunicadora en el CAB.  Forman el equipo de C3: Vida.

¿Cómo se mide el tiempo en Marte?

Por Juan Ángel Vaquerizo (CSIC-INTA)*

La respuesta, a priori, es sencilla: en Marte, el tiempo se mide utilizando el Sol. El segundo planeta más pequeño del Sistema Solar y cuarto en cercanía al Sol gira en torno a su eje con un periodo de 24,6 horas, lo que supone que el día solar marciano es aproximadamente un 3% más largo que el día solar terrestre. En concreto, un día en Marte tiene una duración de 24 horas, 39 minutos y 32,55 segundos, lo que se denomina sol.

Amanecer en Marte. / NASA/JPL-Caltech/Doug Ellison/PIA 14293

Amanecer en Marte. / NASA/JPL-Caltech/Doug Ellison/PIA 14293

En la superficie de Marte se utiliza la hora solar local para la medida del tiempo de las misiones que han aterrizado allí. Cada misión tiene su propio tiempo solar local, que estará determinado por su ubicación en el planeta. A pesar de que Marte dispone de un meridiano cero para referir las longitudes geográficas, no tiene zonas horarias definidas a partir de ese meridiano como ocurre en la Tierra. Por tanto, la separación en longitud geográfica de las misiones entre sí determinará la diferencia horaria entre las mismas.

Para determinar el calendario marciano hubo más controversia. Sin embargo, para el día a día de las misiones que han aterrizado en Marte, se ha optado por un criterio más simple: contar los días (soles) en Marte a partir del momento del aterrizaje, que pasa a denominarse sol 0. Por ejemplo, la misión InSight de la NASA (que, por cierto, contiene un instrumento español desarrollado en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA): los sensores mediambientales TWINS) ha sido la última en aterrizar sobre la superficie marciana. Lo hizo el 26 de noviembre de 2018, lo que supone que la nave pasa en Marte hoy su sol 784.

InSight en la superficie marciana. / NASA/JPL-Caltech

InSight en la superficie marciana. / NASA/JPL-Caltech

Las estaciones en el planeta rojo

Del mismo modo que un sol en Marte dura más que un día en la Tierra, la duración del año marciano es también mayor que el terrestre, pues al estar más alejado, describe su órbita alrededor del Sol más lentamente que la Tierra. Un año marciano tiene 668,6 soles, lo que equivale a 687 días terrestres. Esta mayor duración del año hace que las estaciones en Marte sean más largas que las terrestres.

Entonces, ¿hay también estaciones en Marte? Pues sí, en Marte se producen estaciones a lo largo del año debido a que el eje de rotación de Marte también está inclinado respecto al plano de la eclíptica (el plano imaginario en el que los planetas del Sistema Solar giran alrededor del Sol). Esta inclinación del eje, conocida como oblicuidad, es de 25,2° en Marte, un poco mayor que los 23,4393° de la Tierra. Además, la órbita de Marte es más excéntrica que la terrestre.

La órbita más elíptica de Marte provoca que sus estaciones tengan duraciones muy diferentes entre sí, de manera que las primaveras marcianas en el hemisferio norte y los otoños en el hemisferio sur duran 194 soles, siendo así las estaciones más largas. Las estaciones más cortas en Marte son los otoños en el hemisferio norte y las primaveras en el sur, con una duración de solo 142 soles. Los inviernos en el hemisferio norte y los veranos en el sur duran 154 soles; y, finalmente, los veranos en el hemisferio norte y los inviernos en el sur duran 178 soles.

A vueltas con el calendario marciano

Pero, ¿qué ocurre con el calendario marciano? En la Tierra los meses vienen determinados por el ciclo lunar, pero Marte tiene dos lunas, los dos satélites naturales llamados Fobos y Deimos. Como curiosidad, las lunas del planeta vecino reciben sus nombres de la mitología griega: Fobos significa ‘miedo’ y Deimos ‘terror’, y son los nombres de los caballos que tiraban del carro de Ares, el dios griego de la guerra, equivalente al dios romano Marte.

Captura de parte de la órbita que realiza Fobos alrededor de Marte. / NASA, ESA y Z. Levay (STScl)

Captura de parte de la órbita que realiza Fobos alrededor de Marte. / NASA, ESA y Z. Levay (STScl)

Los periodos de Fobos y Deimos son muy cortos, por lo que utilizar el mismo sistema que en la Tierra resulta inútil. Por ello, se eligió dividir el año en segmentos más o menos similares, más largos que nuestros meses, que cubrieran todo el periodo orbital. Los astrónomos Percival Lowell, Andrew E. Douglass y William H. Pickering, Robert G. Aitken y sir Patrick Moore diseñaron calendarios marcianos con mayor o menor suerte, pero no fue hasta 1986 cuando el ingeniero norteamericano Thomas Gangale publicó el calendario dariano, llamado así en honor a su hijo Darius.

En el calendario dariano, el año marciano se divide en 24 meses para acomodarlo manteniendo la noción de un “mes” razonablemente similar a la duración de un mes de la Tierra. El año cero del calendario se situó inicialmente en 1975, año del primer aterrizaje con éxito en la superficie de Marte de una nave estadounidense, con las misiones Viking. Más tarde, se definió como nuevo año cero para el calendario el año 1609, como doble homenaje a la publicación de las leyes de Kepler y la primera observación con un telescopio realizada por Galileo.

MY (martian year) y Ls (longitud planetocéntrica)

La Planetary Society decidió finalmente no emplear un calendario como tal, sino utilizar la longitud planetocéntrica del Sol, conocida como Ls (ángulo que indica la posición de Marte en su órbita alrededor del Sol), para medir la época del año en Marte y que funcionaría a modo de fecha marciana. Así, el valor Ls = 0° corresponde al paso de Marte por el punto vernal, es decir, el equinoccio de primavera en el hemisferio norte marciano; el valor 90° corresponde al solsticio de verano boreal; 180° al equinoccio de otoño boreal y 270° al solsticio de invierno boreal.

En este calendario, el año marciano 1 o MY1 (por sus siglas en inglés) comenzó oficialmente el día 11 de abril de 1955 a las 00:00 h UTC y terminó el 26 de febrero de 1957 a las 00:00 h UTC. El motivo de elegir esta fecha fue hacer coincidir el comienzo del calendario con la tormenta global de polvo que se observó en Marte en 1956. El comienzo de la estación de tormentas de polvo en Marte se produce justo después del paso por el perihelio, el punto de la órbita más cercana al Sol y donde más rápido se desplaza, sobre Ls = 260°.

Posteriormente, el calendario se extendió y se determinó el año marciano 0, MY0, que comenzó el día 24 de mayo de 1953 a las 00:00 h UTC. Cualquier año anterior llevaría delante el signo menos. Por tanto, MY-1 comenzó el 7 de julio de 1951, el MY-2 el 19 de agosto de 1949, y así sucesivamente. Como curiosidad, la primera observación conocida de Marte con un telescopio, realizada por Galileo a finales del año 1610, correspondería al MY-183.

El róver Curiosity en Marte. / NASA/JPL-Caltech/MSSS

El róver Curiosity en Marte. / NASA/JPL-Caltech/MSSS

Así pues, con este criterio de designación de fechas, el róver Curiosity (que lleva a bordo el otro instrumento español en Marte: REMS, la estación medioambiental también del Centro de Astrobiología) aterrizó en Marte el MY31 Ls150, es decir, el 6 de agosto de 2012. Y por su parte, InSight el MY35 Ls112.

Sea cual fuere el modo de medir el tiempo en Marte, dado que la idea de enviar seres humanos a explorar Marte es ya un proyecto consolidado, no estaría de más ir buscando un criterio unificado. No vaya a ser que el primer ser humano que ponga el pie en Marte no sepa cómo poner su reloj en hora.

 

* Juan Ángel Vaquerizo es el responsable de la Unidad de Cultura Científica del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) y autor del libro ‘Marte y el enigma de la vida’ (CSIC-Catarata) de la colección ¿Qué sabemos de?

Ni estrellas ni planetas, ¿qué son las enanas marrones?

Por Mar Gulis (CSIC)

En los sesenta, nadie las había observado, pero Shiv S. Kumar predijo su existencia y las llamó enanas negras. En 1975, la astrofísica Jill Tarter las denominó enanas marrones, su nombre definitivo, dado que el término de Kumar también podía referirse a otros objetos estelares. Tarter no iba desencaminada al intuirlas marrones, sin embargo, estos cuerpos celestes suelen tener en realidad un color parecido al magenta o morado. Pero, más allá de su color, ¿sabes qué es una enana marrón?

Las enanas marrones son objetos subestelares que se encuentran a caballo entre las estrellas y los planetas. Un cuerpo celeste con composición similar a la solar y con masa mayor que 75 veces la masa de Júpiter sería una estrella, mientras que uno por debajo de esta masa (entre 65-75 masas) sería una enana marrón. No obstante, hay que tener en cuenta otros factores para determinar ante qué objeto nos encontramos. Una de las principales peculiaridades de la enana marrón es que en su núcleo no se llega a alcanzar, de manera estable, la temperatura de fusión necesaria para la quema de hidrógeno, como ocurre en una estrella, y en su lugar se quema deuterio.

Ilustración de una enana marrón. / NASA/JPL-Caltech

Ilustración de una enana marrón. / NASA/JPL-Caltech

Las características espectrales de las enanas marrones, como el pico de emisión centrado en longitudes de onda larga, la luminosidad o las temperaturas superficiales más bajas que las de una estrella, les otorgan precisamente ese color magenta o morado. En la clasificación espectral, las estrellas más calientes y luminosas tienen un color azul y a medida que se van enfriando, pasan al amarillo, al anaranjado y, por último, al rojizo. Después encontramos a las enanas marrones, que van del color rojizo al morado.

Primera enana marrón, primer exoplaneta

Teide 1 fue la primera enana marrón confirmada, gracias a un equipo español del Instituto de Astrofísica de Canarias, en 1995, el mismo año del descubrimiento del primer exoplaneta: 51 Pegasi b. ¿Coincidencia? La autora del libro Enanas marrones (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata), María Cruz Gálvez Ortiz, antes investigadora del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), explica las evidencias sobre las conexiones que existen entre ellas y los exoplanetas (planetas que se encuentran fuera del sistema solar), más allá de que coincidan en el momento del hallazgo.

Las enanas marrones también limitan en el rango de masa y temperatura con los planetas, e incluso presentan atmósferas similares. De hecho, algunos de los métodos empleados para descubrir enanas marrones han permitido dar con planetas extrasolares. En ambos casos, a pesar de la mejora y afinamiento de los instrumentos y técnicas de investigación en astrofísica, las teorías sobre su formación, el cálculo de sus edades y la naturaleza de sus atmósferas se encuentran todavía en desarrollo.

En cuanto a las enanas marrones, a pesar de que se conoce relativamente poco sobre ellas, en las últimas dos décadas se han identificado cerca de 2.000 (cifra que va en aumento). Respecto a los exoplanetas, son ya más de 3.000 confirmados (otra cifra que sigue creciendo), de los cuales alrededor de 20 son de tipo terrestre y se encuentran en una zona de habitabilidad. Como señala Gálvez Ortiz, desde que comenzó la búsqueda de planetas extrasolares, “uno de los objetivos principales ha sido encontrar un planeta similar a la Tierra en tamaño y composición y en condiciones similares, de tal manera que pudiera albergar vida”.

Los estudios están profundizando también en el hallazgo de planetas alrededor de enanas marrones y, por el momento, se han detectado casi una decena de objetos de masa planetaria orbitando estos cuerpos subestelares. La búsqueda sigue…

 

* Puedes leer más en el libro Enanas marrones (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata), de la colección ¿Qué sabemos de?

¿Quieres una dosis de humor científico? ‘Ciencia en Navidad’ te espera este 22 de diciembre

Por Mar Gulis (CSIC)

Se abre el telón. Dos científicos comienzan una disertación acerca de si es posible la vida extraterrestre. Pero nada es lo que parece… Así comienza la cuarta edición de ‘Ciencia en Navidad’, un evento con el que el CSIC quiere celebrar estas fiestas apostando por el lado más lúdico de la ciencia.

Bajo el título ‘2017: una odisea llegar hasta aquí’, humor, espectáculo y astrobiología convergerán en una representación que tendrá lugar el próximo 22 de diciembre en la sede central del CSIC (C/ Serrano, 117), a las 18.00 horas. Sobre las tablas, el biólogo molecular Óscar Huertas, junto al ingeniero electrónico Miguel Abril, el astrofísico Manuel González y el investigador y divulgador Emilio García, los tres últimos del Instituto de Astrofísica de Andalucía del Consejo, protagonizarán desternillantes diálogos sobre el origen de la vida en el universo. Durante la representación, los asistentes incluso recibirán la visita de dos extraterrestres enviados a la Tierra con la misión de exterminar a la especie humana.

 

Con ‘2017: una odisea llegar hasta aquí’, que se dirige a un público mayor de 8 años, el CSIC se propone ofrecer una actividad de divulgación para toda la familia durante el periodo navideño. Y una vez más, la clave de ‘Ciencia en Navidad’ está en la utilización de formatos alternativos para acercar a la sociedad temas complejos. Esta vez, el reto es seducir a personas de diferentes edades y perfiles con contenidos relacionados con la astrobiología.

“La ciencia está haciendo cosas para averiguar si existe vida extraterrestre inteligente. No os podéis perder esta charla, ¡puede cambiar vuestras vidas!”, dicen los artífices de la propuesta. La entrada es libre y gratuita hasta completar aforo, así que ya tenéis plan para este viernes.

Kepler o cómo detectar una mosca posada en el Empire State a 30 km

Por Mar Gulis (CSIC)

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Momento del lanzamiento de Kepler en 2009 / NASA / S. Joseph / K. O’connell

A las 10:49 del 6 de marzo de 2009 la NASA lanzó al espacio, desde Cabo Cañaveral (Florida), el telescopio Kepler. Situado a unos 120 millones de kilómetros de la Tierra, este sofisticado instrumento se diseñó para identificar planetas similares al nuestro orbitando alrededor de estrellas parecidas al Sol y en torno a la zona de habitabilidad de las mismas. En un principio, Kepler apuntó “única y exclusivamente a una pequeña región del firmamento, tomando imágenes cada 30 minutos de alrededor de 150.000 estrellas”, tal y como explicaron David Barrado y Jorge Lillo, del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA).  Pero después de varios fallos y de no poder apuntar con precisión a esa área, se entró en la denominada fase K2. Así, “Kepler realiza ahora campañas de tres meses en las que apunta a una región determinada, pero siempre en lo que se denomina la eclíptica, el plano de la órbita de la Tierra”, puntualiza Barrado.

Según estos investigadores, “la precisión del telescopio Kepler es tal que puede detectar disminuciones en el brillo de una estrella del orden de 10 partes por millón”. Para que cualquiera pueda entender estas cifras, ponen el siguiente ejemplo: la sonda sería capaz de detectar, “a una distancia de 30 kilómetros, una mosca posada en una de las ventanas del emblemático edificio Empire State”. Y es esa asombrosa precisión la que permite a Kepler obtener datos que sirven para constatar la existencia de cientos o incluso miles de planetas con tamaños y características semejantes a los de la Tierra.

Estos complejos cálculos se llevan a cabo de la siguiente manera: al medir con exactitud “las variaciones en el brillo de cada astro, se pueden detectar objetos que, al pasar por delante del mismo (como ocurre en los eclipses de Sol), lo oculten parcialmente y produzcan estos descensos de luminosidad. Este es el llamado método de los tránsitos”, afirman Barrado y Lillo. Eso mismo sucede en nuestro sistema solar cuando Mercurio o Venus se proyectan sobre el sol. Como su tamaño es mucho menor que el de nuestro astro, obviamente seguirá siendo de día, pero si se efectúan mediciones con la instrumentación adecuada, se apreciará una disminución del brillo estelar. Con los exoplanetas –aquellos planetas que están fuera de nuestro sistema solar– se procede de la misma manera y, en función de lo grande que sea esa disminución y de cuánto dure, “podemos obtener parámetros del planeta como su radio, el periodo de su órbita o la distancia a la que está de su estrella”, añaden. En general, cuando más pequeño sea el planeta (su masa), más difícil será detectarlo y confirmar su existencia.

Pese a la complejidad de estas mediciones, el pasado mayo los responsables del telescopio Kepler anunciaron el descubrimiento de 1.284 nuevos exoplanetas, el doble de los conocidos hasta la fecha. El hallazgo fue el resultado de un segundo análisis de los datos captados por Kepler en julio de 2015, que señalaban ya unos 4.302 candidatos a planetas. Los científicos emplearon un método estadístico que calcula la probabilidad de que cada planeta detectado exista realmente, es decir, que las señales captadas por el telescopio sean de naturaleza planetaria, y no causadas por estrellas u otros cuerpos celestes. Según los datos obtenidos, que fueron publicados en The Astrophysical Journal, hay más de un 99% de posibilidades de que esos 1.284 planetas sean reales, mientras que los restantes son solo candidatos probables o bien señales que habrían producido otros fenómenos astrofísicos, según la propia NASA.

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Ilustración de la NASA del telescopio Kepler / NASA

Aunque Kepler finalizará su misión en 2018, se prevé que para entonces el equipo de investigadores que trabaja con él habrá elaborado una especie de censo o catálogo de planetas en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Kepler ha supuesto un punto de inflexión porque antes de su lanzamiento no se sabía si los exoplanetas eran algo frecuente o una rareza galáctica. “Ahora sabemos que podría haber más planetas que estrellas”, afirmó en mayo Paul Hertz, otro científico de la NASA.

No solo eso. Ya hay evidencias de que de los 1.284 planetas detectados, unas cuantas decenas podrían ser rocosos y de un tamaño similar al de la Tierra. De ellos, la comunidad científica subraya que nueve orbitan en la denominada zona habitable, es decir, la distancia adecuada respecto a su estrella para permitir que tengan agua líquida en la superficie. Así, desde el lanzamiento de Kepler en 2009, se ha constatado la existencia de 21 planetas con esas características. Son los exoplanetas más parecidos a la Tierra y con más posibilidades a albergar algún tipo de vida.

Si se extrapola el número de planetas detectados hasta la fecha a la población de estrellas conocidas, las cifras resultantes apabullan: podrían existir decenas de miles de millones de planetas ‘habitables’ en toda la Vía Láctea.

Como señalan Barrado y Lillo, “si hace solo 10 años era difícil afirmar si seríamos capaces de detectar planetas similares a la Tierra, ¿cuáles serán los siguientes logros de la ciencia en el campo exoplanetario?”. Dado que los planetas del sistema solar no están solos en el universo, tal vez, dicen, “el hallazgo de un gemelo de la Tierra, en cuanto a condiciones y habitabilidad, no esté tan lejos”.

Biominería: el poder de las ‘bacterias comepiedras’

AutorPor Felipe Gómez Gómez (CSIC-INTA)*

Montones de mineral apilados y humeantes. Casi desde el inicio de la minería esta ha sido una imagen habitual a pie de mina. Los mineros han regado y siguen regando con agua ácida el material extraído de la tierra, porque saben que de esta forma se obtiene un mayor rendimiento al procesarlo. Históricamente se ha hecho así porque funciona, pero pocas veces ha trascendido la explicación científica.

Bacilo

Acidithioabacillus ferrooxidans fue la primera bacteria aislada de un ambiente ácido en una mina española y capaz de oxidar elementos metálicos.

Corta Atalaya

Mina a de Corta Atalaya en Río Tinto (Huelva). / Wikipedia.

Lo cierto es que, de modo consciente o no, se está practicando la biominería. Al regar el mineral, se potencia el crecimiento de bacterias que favorecen la extracción de metales como cobre, cobalto, níquel o cinc. El aumento de la actividad bacteriana hace que suba la temperatura y, con ella, la evaporación de agua. Por eso vemos vapor emanar de los montones.

De hecho, sabemos que gran parte del cobre que se extrae al disolver el mineral en un líquido, proceso conocido como lixiviación, se obtiene gracias a la intervención de microorganismos que normalmente se encuentran de forma natural en los minerales. Por esta razón sería más preciso hablar ‘biolixiviación’.

Hoy en día se están desarrollando investigaciones para entender mejor estos procesos y optimizar sus rendimientos. Pero no queremos quedarnos en este punto: también tratamos de identificar microorganismos que de forma específica incrementan la extracción de ciertos metales.

¿Cómo trabajan las bacterias mineras?

Las bacterias logran hacer solubles los minerales porque se alimentan de ellos; motivo por el que son conocidas como ‘comedoras de piedras’ o ‘quimiolitótrofas’. Para ganar energía oxidan los minerales: les extraen electrones, los almacenan en una especie de pila y producen con ello una diferencia de potencial que utilizan para sus procesos metabólicos. En estos procesos de oxidación transforman la materia en CO2 como producto de desecho.

La primera bacteria identificada capaz de lixiviar fue aislada en 1947 al investigar el deterioro de los equipos metálicos en una mina española, en río Tinto. La gran capacidad de oxidación de sus aguas hacía que el material metálico, como carretillas, trenes y demás medios de carga, tuvieran una degradación muy acelerada, fuera de lo habitual. Por aquel entonces la razón se achacó a las aguas ácidas, pero aun así los responsables de la mina decidieron que el fenómeno fuera estudiado por un equipo de microbiólogos. Como resultado de su trabajo se aisló el microorganismo Acidithiobacilus ferrooxidans, que, traducido del griego, es acido porque crece a pH bajo (ácido), thio porque es capaz de oxidar azufre, bacillus porque tiene forma de bastón (es, por tanto, un bacilo) y ferrooxidans porque además es capaz de oxidar hierro.

Existen otras bacterias biolixiviadoras con nombres similares en alusión a los elementos que son capaces de oxidar y por tanto de liberar (lixiviar) al medio líquido donde están creciendo.

Atractivo marciano

Marte

El hecho de que las bacterias litotrofas no se alimenten de materia orgánica las hace candidatas a habitar Marte.

Las ‘bacterias comepiedras’ se están poniendo de moda porque, al ser capaces de alimentarse exclusivamente de material inorgánico, son candidatas potenciales a habitar lugares exóticos, extremos e incluso otros cuerpos planetarios distintos a la Tierra. Algunos de estos minerales se han identificado en la superficie marciana, así que si confirmamos la presencia de agua en el planeta rojo la ecuación nos permite concluir que en Marte podrían llegar a habitar bacterias de este tipo. Además, pensando en el aprovechamiento económico, se podrían utilizar para extraer minerales (hacer biominería) en la superficie de nuestro planeta vecino.

 

* Felipe Gómez Gómez es investigador en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA).

La primera misión tripulada a Marte se prepara en Río Tinto

cristina delgado blogPor Cristina Delgado González (CAB)*

Quizá sea The Martian, la película de Ridley Scott, la que ha puesto más en boga, si cabía, el planeta rojo. Pero nadie negará que Marte se escucha en todas partes. Sea como fuere, una futura misión tripulada al planeta vecino está dejando de ser un proyecto ficticio, y Río Tinto, en Huelva, vuelve a ser un análogo marciano donde hacer ensayos para preparar dicha misión.

El proyecto europeo MOONWALK tiene como principal objetivo desarrollar y mejorar las técnicas para que un humano y un robot realicen actividades extravehiculares (EVA) en cooperación. Para ello, se desarrollarán dos campañas: una en Río Tinto y otra bajo el mar en la costa de Marsella, que simula las condiciones de baja gravedad de la superficie lunar. La primera de estas campañas se llevará a cabo durante las dos últimas semanas de abril, en lo que el responsable del Centro de Astrobiología (CAB-CSIC) en MOONWALK, Víctor Parro, considera “la gran maqueta de Marte”.

Paisaje análogo a Marte en Río Tinto, Huelva./Luis Cuesta

Paisaje análogo a Marte en Río Tinto, Huelva / Luis Cuesta

La zona de Río Tinto cuenta con túneles abandonados de la minería similares a los tubos de lava que hay en Marte, lugares donde la hipotética vida marciana estaría protegida de los daños que supone la superficie, como la radiación. Pero explorar este tipo de terrenos puede resultar difícil para un astronauta, que a diferencia de lo que se muestra en la película protagonizada por Matt Damon, lleva un traje muy pesado. Esto implica una serie de limitaciones a la hora de, por ejemplo, subir una cuesta. Sin embargo, un robot pequeño como el que se ha diseñando para MOONWALK sí podría realizar este movimiento. Según el equipo del CAB que trabaja en este proyecto internacional, ésta es una buena oportunidad para consolidar Río Tinto como un lugar de referencia para simulaciones con astronautas y/o robots en el continente europeo.

No solo el paisaje de este enclave onubense es muy marciano: su suelo es también rico en sulfatos y minerales de hierro y azufre. Por ello se aprovechará la campaña para probar otra instrumentación, como el RLS (Raman Laser Spectrometer) que irá en el rover (el vehículo motorizado que se desplaza por la superficie del planeta) de la misión ExoMars 2018 de la ESA, o el instrumento para la detección e identificación de microorganismos y compuestos bioquímicos SOLID (Signs Of LIfe Detector).

Estas campañas ponen a prueba los avances en instrumentación y ciencia. En el caso concreto de MOONWALK, ayudan a identificar los factores que afectan a la comunicación entre astronauta y robot y a optimizar su relación. De esta forma, una misión tripulada a Marte podría traspasar las salas de cine, y Río Tinto es parada obligatoria en ese camino.

*Cristina Delgado González pertenece a la Unidad de Cultura Científica del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA).

El origen de la vida: cuando la química se convirtió en biología

BRIONES79

Por Carlos Briones Llorente (CSIC)*

En nuestro planeta, cualquier entorno que analicemos (incluyendo aquellos con características físico-químicas más extremas) muestra gran cantidad y variedad de seres vivos. Ante tal biodiversidad surgen preguntas interesantes: ¿cómo se originó y evolucionó la vida?, ¿qué diferencia a los seres vivos de la materia inanimada?, ¿la vida apareció una sola vez o varias?, ¿pueden existir seres vivos fuera de la Tierra? A continuación mostraremos de forma muy resumida lo que la ciencia sabe, y lo mucho que aún ignora, acerca del origen de la vida.

En este mismo blog, Alberto Fernández Soto repasaba recientemente las evidencias que nos permiten aproximarnos al origen del Universo, hace 13.800 millones de años (Ma). Dentro de nuestra galaxia, el Sol se formó hace unos 5.000 Ma, y el sistema Tierra-Luna surgió hace aproximadamente 4.570 Ma. Durante sus primeros 170 Ma de existencia nuestro planeta estaba aún muy caliente, debido principalmente a los continuos impactos de cuerpos menores como meteoritos y cometas que abundaban en el Sistema Solar. Como consecuencia, la superficie de la Tierra estaba totalmente cubierta por un océano de magma de unos 1.000 km de profundidad.

Después la Tierra se fue enfriando, y hace unos 4.350 Ma el magma ya había cristalizado, dando lugar a una corteza terrestre sólida. En paralelo, las densas nubes de vapor de agua que hasta el momento habían cubierto la atmósfera terrestre produjeron lluvias torrenciales y muy duraderas que fueron originando un inmenso océano global de agua líquida. En ese medio se iban a producir a partir de entonces las reacciones químicas que acabarían posibilitando la aparición de la vida. En ellas participaron, probablemente, tanto las moléculas que se habían originado en la Tierra como otras que llegaron hasta aquí a bordo de meteoritos y núcleos de cometas.

Estromatolito datado en 3.496 Ma y hallado en la Formación Dresser (Pil¬bara, Australia). Se distinguen láminas mineralizadas de microorganismos que probablemente establecían relaciones ecológicas entre sí. Fotografía tomada por el autor en el Museo de Historia Natural de Washington, Estados Unidos.

Estromatolito datado en 3.496 Ma y hallado en la Formación Dresser (Pilbara, Australia) en el que se distinguen láminas mineralizadas de microorganismos. Fotografía tomada por el autor en el Museo de Historia Natural de Washington, EEUU.

Ciertas señales químicas en rocas de hasta 4.100 Ma de antigüedad parecen indicar que en una época tan temprana ya existían procesos biológicos de fijación de carbono y, por tanto, vida. No obstante, quizá cualquier intento de originar la vida hace más de 4.000 Ma fuera ‘borrado’ de nuestro planeta durante una nueva etapa de bombardeo masivo de meteoritos a la que fue sometida la Tierra desde hace 4.000 Ma hasta hace 3.850 Ma. A partir de entonces, las condiciones ya fueron más estables para el origen y el mantenimiento de la vida.

Así, las primeras evidencias fósiles de vida tienen una antigüedad de 3.500 Ma, y corresponden a estromatolitos, que en esencia son comunidades de microorganismos fosilizadas en láminas superpuestas. De esa misma época son los microfósiles más antiguos que muestran morfologías compatibles con células individuales o filamentos de ellas, aunque estos datos son más controvertidos pues estructuras con formas similares se pueden originar a partir de compuestos únicamente inorgánicos.

Por tanto, el periodo clave para el origen de la vida (o quizá para sus orígenes, pues no podemos saber cuántos experimentos exitosos se realizaron) fue probablemente el transcurrido entre hace 3.850 y 3.500 Ma. En él debieron originarse las moléculas sencillas que constituyen los polímeros biológicos (como los nucleótidos de los ácidos nucleicos y los aminoácidos de péptidos y proteínas), y estas participaron en procesos de autoensamblaje y polimerización. Ese es el campo de investigación de la denominada química prebiótica, que tuvo como inspirador a Charles R. Darwin a mediados del siglo XIX, y cuyos primeros modelos fueron elaborados por Alexander I. Oparin y John B.S. Haldane en la década de 1920. Comenzó a ser una ciencia experimental gracias al famoso experimento realizado por Stanley L. Miller en 1953, y a otros menos mediáticos pero igualmente relevantes llevados a cabo poco después por Joan Oró.

Figura 2: Recreación de una protocélula experimental con ARN como material genético, tal vez parecida a los primeros seres vivos con capacidad de evolucionar. Adaptada del libro “Orígenes. El universo, la vida, los humanos” (Ed. Crítica, 2015). © Eduardo Sáiz.

Recreación de una protocélula experimental con ARN como material genético, tal vez parecida a los primeros seres vivos con capacidad de evolucionar. Adaptada del libro Orígenes. El universo, la vida, los humanos (Ed. Crítica, 2015). / © Eduardo Sáiz.

Mediante procesos similares a los realizados en los laboratorios pudieron formarse, a medio camino entre el azar y la necesidad, sistemas químicos suficientemente complejos que combinaban las tres características básicas de la vida: un compartimento (probablemente una vesícula formada por lípidos) que permitiera una química en su interior diferente de la de su entorno; un metabolismo básico con el que el sistema compartimentado intercambiara materia y energía con dicho entorno; y una biomolécula utilizable como archivo de información genética (probablemente el ácido ribonucleico o ARN). Hoy se asume que el acoplamiento funcional en sistemas de este tipo pudo producir las primeras entidades identificables con seres vivos, según la definición operativa adoptada por el Instituto de Astrobiología de la NASA: “Un ser vivo es un sistema químico automantenido que evoluciona como con­secuencia de su interacción con el medio”.

A partir de esos sistemas protocelulares pudieron iniciarse distintas trayectorias evolutivas, algunas de las cuales fijaron el flujo de información genética en sentido ADN-ARN-Proteínas. Así se llegó a la especie de microorganismo que denominamos LUCA (acrónimo de último ancestro común universal en inglés). Tal antepasado de todos los seres vivos actuales ya había sido sugerido por Darwin, y su existencia fue demostrada a finales de la década de 1970 gracias a la comparación de genes de todas las especies conocidas. LUCA ocupa el punto más alto en el tronco común del árbol de la vida, y a partir de él se diversificaron sus tres grandes ramas o dominios filogenéticos: bacterias, arqueas y eucariotas. Algunas de tales bacterias o arqueas fueron las que nos dejaron sus primeros fósiles hace 3.500 Ma. Comenzaba así la fascinante historia de la evolución de la vida en la Tierra, un proceso en el que los virus y otros elementos genéticos móviles han sido fundamentales, hasta originar a la biodiversidad de la que formamos parte.

 

* Carlos Briones Llorente es investigador del CSIC en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA). Junto con Alberto Fernández Soto y José María Bermúdez de Castro, es autor del libro Orígenes: El universo, la vida, los humanos (Crítica).