| ALH84001: Historia de un descubrimiento Alberto González Fairén (*) |
|||||||||||
 |
|||||||||||
 arte
es hoy un mundo frío y desierto, pero los datos que sugieren
que en el pasado fue un planeta más cálido, e incluso
biológicamente activo, se multiplican. Es la propia geomorfología
marciana la que con más fuerza apunta hacia un periodo original
templado. Marte está dividido en dos regiones muy diferentes:
los dos tercios meridionales, un terreno antiguo, densamente craterizado
y surcado por cuencas fluviales de diversos tipos; y el tercio septentrional,
mucho más reciente, que tal vez sea la huella fosilizada de
un primitivo océano boreal inmenso, o de varios lagos independientes
de gran tamaño.
Los rasgos geológicos que confirman la hipótesis de un Marte más húmedo y cálido son variados. Tanto los sistemas de valles fluviales, como la existencia de numerosas depresiones morfológicamente similares a los lagos, con redes de drenaje confluyentes en ellos, y las posibles líneas de costa que perfila la dicotomía, así lo sugieren. De igual modo, la elevada tasa de erosión de los terrenos antiguos, los cráteres sin borde, la población de guijarros redondeados, los posibles conglomerados rocosos, la abundante arena y el polvo con alto contenido en hierro (incluidos algunos minerales con propiedades magnéticas, como la maghemita) parecen pruebas definitivas. Por otra parte, durante algún tiempo, en Marte debió funcionar un campo magnético planetario de magnitud significativa: los datos de la sonda Mars Global Surveyor (MGS) muestran bandas magnéticas con polaridad alterna perfilando el contorno topográfico entre las tierras altas y el tercio septentrional, corroborando la idea de algunos autores de la posibilidad de tectónica de placas en el Marte antiguo (fig. 1). El bandeado es similar al que se forma en las dorsales oceánicas terrestres, originado al emerger magma enriquecido en metales a través de líneas de fractura, magma que queda magnetizado según la polaridad del campo magnético en ese momento. La presencia de un campo magnético planetario es esencial para la vida, ya que evita la pérdida masiva de hidrógeno en el espacio, bloqueando las radiaciones solares de gran intensidad, responsables de la fotodisociación del vapor de agua atmosférico; y desvía el flujo de viento solar capaz de barrer el hidrógeno asentado en las capas altas de la atmósfera por ser más ligero. Además, es un claro indicativo de que el planeta mantuvo su calor interno durante cierto tiempo, factor esencial para mantener una dinámica cortical capaz de regenerar el CO2, evitando su retención en forma de carbonatos y manteniendo una presión atmosférica suficiente para asegurar la estabilidad del agua en fase líquida. |
|||||||||||
|
|||||||||||
|
|||||||||||
|
|||||||||||
| Incluso
es posible que aún hoy el agua líquida sea una realidad,
aunque esté confinada en depósitos subterráneos
aislados: MGS ha enviado imágenes de formaciones semejantes
a avalanchas, con canales de drenaje en la base, originadas posiblemente
por escorrentía superficial de agua y lodos (fig. 2). |
|||||||||||
|
|||||||||||
|
|||||||||||
|
|||||||||||
| En cualquier
caso, sí parece demostrado que hubo una época en la
que el flujo de agua líquida sobre la superficie era pauta
habitual. De hecho, es posible que Marte reuniese las condiciones
adecuadas para el origen y evolución de la vida aún
antes que la propia Tierra, merced a su mayor distancia respecto
al Sol y a su menor tamaño (una mayor relación superficie/volumen
propicia un enfriamiento más rápido tras la condensación
planetaria). |
|||||||||||
|
|||||||||||
 Meteoritos
de Marte |
|||||||||||
|
|||||||||||
Algunos
impactos de cuerpos de muy diverso volumen sobre la litosfera de
Marte pudieron aportar la energía necesaria para arrancar
cierto volumen de rocas de la superficie del planeta. De hecho,
los impactos meteoríticos constituyen el único proceso
conocido capaz de imprimir a una roca una velocidad superior a la
velocidad de escape de su planeta, que en el caso de Marte es de
5 km/s. No existe fenómeno volcánico alguno capaz
de expulsar rocas a tal velocidad. Los fragmentos rocosos entrarían
en órbita marciana durante un periodo indefinido, e incluso
podrían volver a caer transcurrido algún tiempo. Otros,
no obstante, escaparían de la atracción gravitatoria
del planeta y comenzarían a vagar por el Sistema Solar interior,
pudiendo colisionar en su viaje con otros planetas o asteroides.
Después de un viaje de millones de años, algunos de estos fragmentos rocosos han llegado hasta la Tierra, y su análisis permite el examen más detallado que podemos realizar, hasta el momento, de nuestro mundo vecino. Sin embargo, no es hasta el año 1983, gracias a los datos proporcionados por las sondas Viking y su comparación con los resultados de los análisis de laboratorio de varios meteoritos, cuando se establece inequívocamente la procedencia marciana de varios de ellos recogidos en diferentes lugares del mundo. Diversas evidencias corroboran el origen marciano de estos meteoritos. Por un lado, presentan edades de cristalización muy recientes, que sólo se pueden explicar si se han formado a través de procesos ígneos sucedidos en un cuerpo planetario magmáticamente activo recientemente; y los únicos objetos activos del Sistema Solar son Venus (estos meteoritos contienen arcillas y otros minerales ricos en agua, difícilmente concebibles bajo las temperaturas cercanas a los 480 ºC que caracterizan al planeta), Io, Tritón (las rocas deberían haber podido escapar de los intensos campos gravitatorios de Júpiter o Neptuno, respectivamente, lo que resulta casi inconcebible) y Marte, además de la propia Tierra. Por otro lado, tienen texturas minerales particulares, difíciles de explicar si se intenta su comparación con alguno de los otros 20.000 meteoritos recuperados en la superficie de nuestro planeta. Pero la evidencia más determinante de la procedencia marciana de estos meteoritos es la composición química e isotópica de algunos de los gases ocluidos en sus minerales, diferente de la de las rocas terrestres o lunares, y virtualmente idéntica a la de la atmósfera de Marte, según los datos de Viking. La correlación de uno a uno entre las dos muestras de gases, en un rango de nueve órdenes de magnitud, respalda de modo contundente su origen marciano (fig. 3). |
|||||||||||
|
|||||||||||
|
|||||||||||
|
|||||||||||
Disponemos, por tanto, de 18
ejemplares de rocas marcianas. Cuatro de ellas se vieron caer en
Chassigni (Francia), Nakhla (Egipto), Zagami (Nigeria) y Shergotty
(India); el resto se han encontrado tiempo después de su
caída, una en EE.UU., otra en Brasil, otra en el Sahara,
5 en Omán y 6 en la Antártida. Todas menos una se
agrupan en la familia NSC, y comparten características
muy similares, como su contenido en carbonatos, sulfatos, filosilicatos,
hidratos y arcillas; así como trazas de magnetismo remanente.
Pero la similitud fundamental entre los meteoritos marcianos radica
en su edad, de 1.300 a 165 m.a. en todos los SNC. Sin embargo,
el llamado ALH84001 tiene más de 4.000 m.a.
ALH84001 es un fragmento de roca compuesto básicamente por ortopiroxina, un silicato mineral, con inclusiones de vidrio feldespático, olivina, cromita, pirita y fases de carbonatos y filosilicatos (fig. 4). Pesa 1,9 kg., y fue arrancado de la superficie de Marte hace 16 m.a., según se deduce del análisis isotópico: cuando una porción de roca abandona su cuerpo progenitor, queda expuesto a los rayos cósmicos, constituidos por partículas elementales de alta energía; al interaccionar con la superficie del meteorito, se producen reacciones que forman nuevos isótopos (3He, 21Ne), cuya cuantificación ofrece una estima bastante ajustada del tiempo de permanencia de la roca en el espacio interplanetario. También sabemos por la datación isotópica del 14C, formado por desintegración de los isótopos anteriores una vez que el meteorito está protegido de los rayos cósmicos por la atmósfera terrestre, que ALH84001 llegó a la Tierra hace unos 13.000 años, a finales del Paleolítico. Fue recogido en 1984 por Roberta Score en el glaciar Far Western, de la región antártica Allan Hills. |
|||||||||||
|
|||||||||||
|
|||||||||||
|
|||||||||||
| El
encuentro de dos biosferas |
|||||||||||
|
|||||||||||
| La
edad del meteorito es de unos 4.000-4.500 m.a., una época
en la que Marte podría mantener un clima al menos tan propicio
para la vida como el de la propia Tierra. Constituido a partir de
la solidificación de magma, sufrió varios procesos
de impacto cuando aún formaba parte de la litosfera marciana.
Estos impactos originaron fracturas en su interior, por las que
se infiltró un fluido rico en CO2,
seguramente agua; en las grietas se formaron glóbulos de
carbonato de un diámetro comprendido entre los 20 y los 250
µm., que están adheridos a las paredes interiores de
las fracturas (fig. 4). Los glóbulos tienen una edad aproximada
de 3.910 m.a. y, cerca de ellos, aparecen concentraciones importantes
de hidrocarburos policíclicos aromáticos.
El origen marciano de los glóbulos de carbonato parece confirmado si se tiene en cuenta su edad y el momento del impacto que formó el meteorito; aparte de que resulta difícil proponer un mecanismo eficaz de formación de carbonatos en la Antártida. Igualmente, su zonación química en forma de capas concéntricas, así como la presencia de granos minerales de óxido y sulfuro de hierro y de los hidrocarburos policíclicos aromáticos, posible resultado de la descomposición orgánica, es indiscutible. Además, en la Tierra, la formación de carbonatos requiere el concurso de los seres vivos en la mayoría de los casos, y parece que la temperatura de constitución de los del meteorito no superó los 380 K, un valor que no parece limitante para la vida. Y el interior de los glóbulos de carbonato presenta un gran desequilibrio químico, característica esencial de los productos de los sistemas vivos. En los glóbulos se han encontrado ciertas estructuras microscópicas ovoidales, de entre 40 y 80 nm.; y otras tubulares, alargadas o curvas, que oscilan entre los 30 y los 700 nm (fig. 5 A). En todos los casos son morfológicamente similares a algunos grupos bacterianos terrestres muy antiguos. Desde su descubrimiento, en agosto de 1996, se han presentado pruebas y análisis tanto a favor como en contra del origen biológico de tales estructuras. |
|||||||||||
|
|||||||||||
|
|||||||||||
|
|||||||||||
| Por un lado, sugiere un origen biogénico
la carencia de caras cristalinas en las estructuras tubulares; así
como su asimetría, con el eje anteroposterior característico
de las bacterias móviles bien definido; y su segmentación,
similar a la organización trical de algunas algas terrestres.
Tampoco el tamaño parece óbice: las estructuras tubulares
presentan un volumen similar al de ciertas nanobacterias fósiles
encontradas en el interior de muestras de basalto procedentes de formaciones
geológicas a 400 m. de profundidad en la depresión del
río Columbia, en EE.UU (fig. 5 B). En cambio, las estructuras
ovoidales son tan pequeñas que no se pueden identificar ni
con la más diminuta de las bacterias terrestres conocidas.
Pero esto no parece un argumento definitivo para descartar su posible
origen biológico: podrían ser fragmentos o partes de
unidades mayores. Además, en los seres vivos, la reducción
del volumen es interpretada como una adaptación a los cambios
de un entorno que se vuelve extremo, y tal parece que pudo ser el
caso según todos los modelos de evolución climática
de Marte. Sin embargo, la morfología de los glóbulos de carbonato podría explicarse mediante reacciones a alta temperatura o por procesos de coprecipitación; los hidrocarburos policíclicos aromáticos se pueden sintetizar por procesos catalíticos inorgánicos; y las estructuras bacteriformes pueden ser producto de simples reacciones inorgánicas ocurridas en la superficie de los glóbulos. Igualmente, en la Tierra, el 99% del carbono es 12C, proporción que se incrementa si la muestra ha formado parte de un sistema químico orgánico, mientras que aumenta el contenido en 13C en los materiales inorgánicos; y el carbono de los glóbulos de ALH84001 está más enriquecido en 13C que cualquier materia natural de la Tierra. Además, el contacto con la biosfera terrestre conlleva cierto grado de contaminación que podría estar en el origen de muchas de las características mencionadas. Cuando aún no se disponía de una respuesta definitiva a todas estas cuestiones, un nuevo descubrimiento se incorporó al debate en el año 2000: en el interior de los glóbulos de carbonato se descubrió una serie de pequeñas cadenas de cristales de magnetita, de estructura y composición química singulares. Estas cadenas se han considerado biomarcadores, ya que son idénticas a las que forman algunas bacterias terrestres (Cuadro 1), hasta el punto de que resulta imposible distinguir física, química o morfológicamente las cadenas de cristales de magnetita de ALH84001 de las que forma la bacteria magnetotáctica marina MV-1 (Cuadro 2). Se ha propuesto que el origen de las magnetitas pudiera ser abiótico, por metamorfismo de shock; pero la descomposición termal del carbonato a altas temperaturas que este proceso conlleva induciría la formación de MgO y CaO por la ruptura del carbonato ferromagnésico, y no se han descrito restos de tales óxidos. El enriquecimiento en 13C detectado en los glóbulos de carbonato tampoco implicaría una formación abiótica de las cadenas de magnetita, ya que éstas deben tener un origen ajeno al meteorito: los organismos endolíticos terrestres son sésiles, y las magnetobacterias móviles. Por lo tanto, los magnetosomas encontrados en el interior de ALH84001 no deben pertenecer a bacterias que vivían en el meteorito, sino que son restos de microorganismos que habitaban en medios acuosos, y que fueron arrastrados hasta la roca suspendidos en un fluido rico en carbonatos (posiblemente agua) que percoló por sus fisuras. La evaporación posterior del líquido formó los glóbulos de carbonato, y los cristales de magnetita fueron depositados en la periferia de los discos carbonatados. Posteriormente, mezclas vítreas de plagioclasas
y ortopiroxenos recubrieron los glóbulos, protegiendo su
contenido y aislándolos del medio. Este proceso permite descartar
el hipotético origen terrestre de las magnetitas, ya que
anula cualquier posibilidad de que sean producto de contaminación
por materiales de la Tierra (fig. 6). El aislamiento quedó
demostrado al mantener un fragmento del meteorito sumergido durante
meses en una solución concentrada de acetato de uranio; después
de incluirlo en resina, cortarlo y pulirlo, se hicieron secciones
transversales de los glóbulos de carbonato, cuyo análisis
determinó la ausencia absoluta de uranio. Sin embargo, la
realidad de este proceso plantea una incógnita de muy difícil
respuesta: ¿cómo fue posible la fusión y recristalización
de plagioclasas, que requiere temperaturas del orden de 1.200 ºC,
sin efecto sobre los carbonatos y su posible contenido de origen
biológico? |
|||||||||||
|
|||||||||||
|
|||||||||||
|
|||||||||||
| El análisis de ALH84001 continúa,
a fin de comprender enteramente el proceso, o de proponer otro alternativo.
Si se confirma su veracidad, cerca del 25% de las cadenas detectadas
en el meteorito serían el único resto fosilizado de
bacterias cuyo cuerpo habría desaparecido al morir. Las demás,
con diversas morfologías, parecen análogas a las magnetitas
inorgánicas terrestres. También en rocas de la Tierra
se han encontrado cristales de magnetita de bacterias magnéticas
fosilizados, que se conocen como magnetofósiles; e igualmente
aparecen ejemplos de mezcla de magnetitas bióticas y abióticas. |
|||||||||||
|
|||||||||||
| Perspectivas |
|||||||||||
|
|||||||||||
| Aunque
todo el trabajo sobre las posibles bacterias magnetotácticas
marcianas se ha centrado en su interés exobiológico,
es indudable que su presencia avala de una forma definitiva las
teorías que mantienen que Marte gozó, en algún
tiempo al menos al principio de su historia, de un clima más
benigno, con una atmósfera más densa y con agua líquida
en superficie; de otro modo, no parece posible la evolución
de formas bacterianas con mecanismos de desplazamiento. Además,
el tactismo magnético sólo tiene sentido en un mundo
con un campo magnético planetario intenso, donde suponga
una ventaja adaptativa para los organismos que lo posean. Así,
si se confirma que los restos encontrados en ALH84001 corresponden
a organismos magnetotácticos, se corroboraría definitivamente
la existencia del paleocampo magnético marciano.
Si Marte poseyó alguna vez un campo magnético significativo, una atmósfera más potente y agua en estado líquido, su potencial biogenésico era similar al de la Tierra. De hecho, el último meteorito marciano reconocido como tal hasta la fecha, SAU 094, que fue recogido en el desierto de Omán el 19 de junio de 2001, presenta un sorprendente número de pequeñas grietas que parecen incluir concentraciones de gases representativas de la atmósfera de Marte tal como era hace 700 m.a. Otra roca marciana descubierta en el Sahara occidental en diciembre de 2000, NWA 817, muestra signos evidentes de haber sido expuesta a corrientes de agua durante un tiempo prolongado. Y en el meteorito caído en Nakhla se han detectado restos de poblaciones presumiblemente bacterianas, descritas como microestructuras filamentosas (fig. 7); aunque en este caso existen evidencias de contaminación por bacterias y hongos terrestres que devalúan la importancia del descubrimiento. |
|||||||||||
|
|||||||||||
|
|||||||||||
|
|||||||||||
En definitiva,
la posibilidad de demostrar la existencia de vida en otro planeta,
aunque sea vida ya extinta, debe ser un objetivo científico
de primera magnitud. Las actuaciones futuras deberán estar
centradas en dos aspectos fundamentales:
Por un lado, es preciso un detallado análisis de los meteoritos marcianos, buscando pruebas de la existencia de pared celular en las posibles estructuras fosilizadas, evidencias de reproducción (estructuras que indiquen bacterias dividiéndose), de crecimiento (varias estructuras de distintos tamaños) o de formación de colonias. Por otro lado, si fragmentos rocosos de pequeño volumen contienen numerosos restos presumiblemente bacterianos, tales bacterias debieron habitar alguna vez conspicuamente los sedimentos de los mares y lagos marcianos. Parece claro que debió de ser así: en la Tierra, donde la vida se extiende como una unidad por toda la superficie y hasta a varios kilómetros en el subsuelo, las nanobacterias alcanzan densidades del rango de billones de individuos por milímetro cúbico. Las futuras misiones a Marte deberán dirigirse hacia las antiguas cuencas sedimentarias, donde se puede presumir una mayor abundancia de restos fósiles de la primitiva biosfera del planeta. E incluso si realmente el agua líquida fluye aún a través de poros y grietas de rocas bajo la superficie, quizá haya servido como refugio para biotas que se fueran adaptando a las condiciones ambientales marcianas, y tal vez los herederos de las estructuras de ALH84001 sigan medrando de algún modo. Si como resultado de esta investigación se determina sin ningún género de dudas la existencia de organismos unicelulares en Marte hace 4.000 m.a., se trataría de la vida más antigua jamás datada. Y, por su similitud con la terrestre, se abriría un interesante debate sobre la identidad de los mecanismos bioquímicos y fisiológicos, y sobre las respuestas morfológicas, adaptativas y de selección de hábitat de los seres vivos, sea cual fuere su lugar de origen y evolución. |
|||||||||||
|
|||||||||||
| (*) Alberto González Fairén (2001):
ALH84001: Historia de un descubrimiento. Tribuna de Astronomía y Universo, 29, 32-38. Madrid, España, 01 de Setiembre de 2003. |
Algunos
organismos acuáticos son magnetotácticos, esto
es, tienden a nadar guiándose por las líneas
del campo magnético terrestre. Esta respuesta no es
exclusiva de las bacterias, si bien es en ellas donde ha sido
mejor y más ampliamente estudiada.
Aparecen
seis características fundamentales de los cristales
de magnetita producidos por las bacterias magnetotácticas
terrestres, sólo explicables bajo un origen biológico,
y que son compartidas por un 25% de los cristales del meteorito
(Thomas-Keprta, et al., 2000 y 2001):
Además,
el análisis con microscopía electrónica
de transmisión (Friedmann, et al., 2001) ha revelado
otras 5 características comunes de las cadenas de magnetitas
de ALH84001 y las de ciertas bacterias terrestres:Los trabajos publicados sólo
pueden ser reproducidos con la expresa autorización de sus autores. Estamos en contacto: betelyuz@yahoo.com Por cualquier corrección, sugerencia o comentario. |