Cómo los científicos buscan vida extraterrestre

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 16:02

Quizás haya otros mundos habitados en algún lugar del universo. Pero, hasta que los encontremos, el programa mínimo es demostrar que la vida fuera de la Tierra existe al menos de alguna forma. ¿Qué tan cerca estamos de eso?

Recientemente, escuchamos cada vez más sobre descubrimientos que "podrían indicar" la existencia de vida extraterrestre. Solo en septiembre de 2020, se conoció sobre el descubrimiento de gas fosfina en Venus, un signo potencial de vida microbiana, y lagos salados en Marte, donde también podrían existir microbios.

Pero durante los últimos 150 años, los exploradores espaciales han pasado más de una vez por ilusiones. Todavía no hay una respuesta confiable a la pregunta principal. ¿O existe de todos modos, pero los científicos son cautelosos por costumbre?

Líneas telescópicas

En la década de 1870, el astrónomo italiano Giovanni Schiaparelli vio líneas largas y delgadas en la superficie de Marte a través de un telescopio y las declaró "canales". Sin ambigüedades, tituló el libro sobre su descubrimiento "Vida en el planeta Marte". "Es difícil no ver en Marte imágenes similares a las que componen nuestro paisaje terrestre", escribió.

En italiano, la palabra canali significa tanto canales naturales como artificiales (el científico mismo no estaba seguro de su naturaleza), pero cuando se tradujo, perdió esta ambigüedad. Los seguidores de Schiaparelli ya han dicho claramente sobre la dura civilización marciana, que, en un clima árido, creó colosales instalaciones de riego.

Lenin, que leyó el libro de Percival Lowell "Marte y sus canales" en 1908, escribió: "Trabajo científico. Demuestra que Marte está habitado, que los canales son un milagro de la tecnología, que las personas deberían ser 2/3 veces más grandes que los lugareños, además con baúles, y cubiertos de plumas o pieles de animales, con cuatro o seis patas.

N … sí, nuestro autor nos engañó, describiendo las bellezas marcianas de manera incompleta, debería ser de acuerdo con la receta: "La oscuridad de las verdades bajas nos es más querida que estamos levantando engaños". Lowell era millonario y ex diplomático. Le gustaba la astronomía y usó su propio dinero para construir uno de los observatorios más avanzados de América. Fue gracias a Lowell que el tema de la vida marciana llegó a las portadas de los periódicos más importantes del mundo.

Es cierto que ya a finales del siglo XIX, muchos investigadores tenían dudas sobre la apertura de los "canales". Las observaciones dieron constantemente resultados diferentes: las cartas divergieron incluso para Schiaparelli y Loeull. En 1907, el biólogo Alfred Wallace demostró que la temperatura en la superficie de Marte es mucho más baja de lo que suponía Lowell, y que la presión atmosférica es demasiado baja para que el agua exista en forma líquida.

La estación interplanetaria "Mariner-9", que tomó fotografías del planeta desde el espacio en la década de 1970, puso fin a la historia de los canales: los "canales" resultaron ser una ilusión óptica.

Desde la segunda mitad del siglo XX, las esperanzas de encontrar una vida altamente organizada han disminuido. Los estudios que utilizan naves espaciales han demostrado que las condiciones en los planetas cercanos ni siquiera son cercanas a las de la Tierra: caídas de temperatura demasiado fuertes, una atmósfera sin signos de oxígeno, vientos fuertes y una presión tremenda.

Por otro lado, el estudio del desarrollo de la vida en la Tierra ha despertado el interés en la búsqueda de procesos similares en el espacio. Después de todo, todavía no sabemos cómo y gracias a qué, en principio, surgió la vida.

En los últimos años se han producido muchos acontecimientos en esta dirección. El principal interés es la búsqueda de agua, compuestos orgánicos a partir de los cuales podrían formarse formas de vida proteicas, así como biofirmas (sustancias que son producidas por los seres vivos) y posibles rastros de bacterias en meteoritos.

A prueba de líquidos

La presencia de agua es un requisito previo para la existencia de la vida tal como la conocemos. El agua actúa como disolvente y catalizador de ciertos tipos de proteínas. También es un medio ideal para reacciones químicas y transporte de nutrientes. Además, el agua absorbe la radiación infrarroja, por lo que puede retener el calor; esto es importante para los cuerpos celestes fríos que están bastante lejos de la luminaria.

Los datos de observación muestran que existe agua en estado sólido, líquido o gaseoso en los polos de Mercurio, en el interior de meteoritos y cometas, así como en Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Los científicos también han sugerido que las lunas de Júpiter, Europa, Ganímedes y Calisto, tienen vastos océanos subsuperficiales de agua líquida. Lo encontraron de una forma u otra en el gas interestelar e incluso en lugares increíbles como la fotosfera de las estrellas.

Pero el estudio de las trazas de agua puede resultar prometedor para los astrobiólogos (especialistas en biología extraterrestre) solo cuando existen otras condiciones adecuadas. Por ejemplo, las temperaturas, la presión y la composición química en el mismo Saturno y Júpiter son demasiado extremas y cambiantes para que los organismos vivos se adapten a ellas.

Otra cosa son los planetas cercanos a nosotros. Incluso si hoy parecen inhóspitos, pueden quedar pequeños oasis con "vestigios del lujo anterior".

En 2002, el orbitador Mars Odyssey descubrió depósitos de agua helada debajo de la superficie de Marte. Seis años después, la sonda Phoenix confirmó los resultados de su predecesora, obteniendo agua líquida de una muestra de hielo del polo.

Esto era consistente con la teoría de que el agua líquida estaba presente en Marte bastante recientemente (según los estándares astronómicos). Según algunas fuentes, llovió en el planeta rojo hace "sólo" 3.500 millones de años, según otras, incluso hace 1,25 millones de años.

Sin embargo, inmediatamente surgió un obstáculo: el agua en la superficie de Marte no puede existir en estado líquido. A baja presión atmosférica, inmediatamente comienza a hervir y evaporarse, o se congela. Por lo tanto, la mayor parte del agua conocida en la superficie del planeta se encuentra en estado de hielo. Había esperanza de que lo más interesante sucediera debajo de la superficie. Así surgió la hipótesis de los lagos salados bajo Marte. Y el otro día recibió la confirmación.

Científicos de la Agencia Espacial Italiana han descubierto en uno de los polos de Marte un sistema de cuatro lagos con agua líquida, que se encuentran a una profundidad de más de 1,5 kilómetros. El descubrimiento se realizó utilizando datos de sondeo de radio: el dispositivo dirige las ondas de radio hacia el interior del planeta y los científicos, mediante su reflejo, determinan su composición y estructura.

La existencia de todo un sistema de lagos, según los autores del trabajo, sugiere que este es un fenómeno común para Marte.

Aún se desconoce la concentración específica exacta de sales en los lagos marcianos, así como su composición. Según el director científico del programa Mars, Roberto Orosei, estamos hablando de soluciones muy fuertes con "decenas de por ciento" de sal.

Hay microbios halófilos en la Tierra que aman la alta salinidad, explica la microbióloga Elizaveta Bonch-Osmolovskaya. Liberan sustancias que ayudan a mantener el equilibrio agua-eléctrico y protegen las estructuras celulares. Pero incluso en lagos subterráneos extremadamente salados (salmueras) con una concentración de hasta el 30%, hay pocos microbios de este tipo.

Según Orosei, los rastros de formas de vida que existían cuando había climas más cálidos y agua en la superficie del planeta, y las condiciones se parecían a la Tierra primitiva, podrían permanecer en los lagos marcianos.

Pero hay otro obstáculo: la propia composición del agua. El suelo marciano es rico en percloratos, sales de ácido perclórico. Las soluciones de perclorato se congelan a temperaturas significativamente más bajas que las del agua ordinaria o incluso del agua de mar. Pero el problema es que los percloratos son oxidantes activos. Promueven la descomposición de moléculas orgánicas, lo que significa que son dañinos para los microbios.

Quizás subestimamos la capacidad de la vida para adaptarse a las condiciones más duras. Pero para probar esto, necesitas encontrar al menos una célula viva.

"Ladrillos" sin cocer

Las formas de vida que viven en la Tierra no se pueden imaginar sin moléculas orgánicas complejas que contienen carbono. Cada átomo de carbono puede crear hasta cuatro enlaces con otros átomos al mismo tiempo, lo que resulta en una enorme riqueza de compuestos. El "esqueleto" de carbono está presente en la base de todas las sustancias orgánicas, incluidas las proteínas, los polisacáridos y los ácidos nucleicos, que se consideran los "bloques de construcción" más importantes de la vida.

La hipótesis de la panspermia simplemente afirma que la vida en sus formas más simples llegó a la Tierra desde el espacio. En algún lugar del espacio interestelar, se desarrollaron condiciones que hicieron posible ensamblar moléculas complejas.

Quizás no en forma de célula, sino en forma de una especie de protogenoma: nucleótidos que pueden reproducirse de la manera más simple y codificar la información necesaria para la supervivencia de una molécula.

Por primera vez, el fundamento de tales conclusiones apareció hace 50 años. Se encontraron moléculas de uracilo y xantina dentro del meteorito Marchison, que cayó en Australia en 1969. Se trata de bases nitrogenadas capaces de formar nucleótidos, a partir de los cuales ya están compuestos los polímeros de ácidos nucleicos (ADN y ARN).

La tarea de los científicos era establecer si estos hallazgos son consecuencia de la contaminación en la Tierra, después de la caída, o tienen un origen extraterrestre. Y en 2008, utilizando el método de radiocarbono, fue posible establecer que el uracilo y la xantina se formaron antes de que el meteorito cayera a la Tierra.

Ahora, en Marchison y meteoritos similares (se les llama condritas carbonáceas), los científicos han encontrado todo tipo de bases a partir de las cuales se construyen tanto el ADN como el ARN: azúcares complejos, incluidas la ribosa y la desoxirribosa, varios aminoácidos, incluidos los ácidos grasos esenciales. Además, hay indicios de que los compuestos orgánicos se forman directamente en el espacio.

En 2016, con la ayuda del aparato Rosetta de la Agencia Espacial Europea, se encontraron rastros del aminoácido más simple, la glicina, así como del fósforo, que también es un componente importante para el origen de la vida, en la cola del cometa Gerasimenko. -Churyumov.

Pero tales descubrimientos sugieren más bien cómo se pudo haber traído vida a la Tierra. Aún no está claro si puede sobrevivir y desarrollarse durante mucho tiempo fuera de las condiciones terrestres. "Las moléculas grandes, moléculas complejas, que clasificaríamos como orgánicas en la Tierra sin ninguna opción, se pueden sintetizar en el espacio sin la participación de los seres vivos", dice el astrónomo Dmitry Vibe. "Sabemos que la materia orgánica interestelar entró en el sistema solar y la Tierra. Pero entonces le estaba sucediendo algo más: la composición isotópica y la simetría estaban cambiando ".

Huellas en la atmósfera

Otra forma prometedora de buscar vida se asocia con biofirmas o biomarcadores. Estas son sustancias, cuya presencia en la atmósfera o el suelo del planeta indica definitivamente la presencia de vida. Por ejemplo, hay mucho oxígeno en la atmósfera terrestre, que se forma como resultado de la fotosíntesis con la participación de plantas y algas verdes. También contiene una gran cantidad de metano y dióxido de carbono, que son producidos por bacterias y otros organismos vivos en el proceso de intercambio de gases durante la respiración.

Pero encontrar rastros de metano u oxígeno en la atmósfera (así como en agua) aún no es una razón para abrir el champán. Por ejemplo, el metano también se puede encontrar en la atmósfera de objetos con forma de estrella: enanas marrones.

Y el oxígeno se puede formar como resultado de la división del vapor de agua bajo la influencia de una fuerte radiación ultravioleta. Estas condiciones se observan en el exoplaneta GJ 1132b, donde la temperatura alcanza los 230 grados Celsius. La vida en tales condiciones es imposible.

Para que un gas se considere biofirma, se debe demostrar su origen biogénico, es decir, debe formarse precisamente como resultado de la actividad de los seres vivos. Este origen de los gases se indica, por ejemplo, por su variabilidad en la atmósfera. Las observaciones muestran que los niveles de metano en la Tierra fluctúan con la temporada (y la actividad de los seres vivos depende de la temporada).

Si en otro planeta el metano desaparece de la atmósfera, entonces aparece (y esto se puede registrar durante, por ejemplo, un año), significa que alguien lo está emitiendo.

Marte resultó ser una de las posibles fuentes de metano "vivo" nuevamente. Los primeros signos en el suelo fueron revelados por los dispositivos del programa Viking, que fueron enviados al planeta en la década de 1970, solo con el objetivo de buscar materia orgánica. Las moléculas de metano descubiertas en combinación con cloro se tomaron inicialmente como evidencia. Pero en 2010, varios investigadores revisaron este punto de vista.

Descubrieron que los percloratos que ya conocemos en el suelo marciano, cuando se calientan, destruyen la mayor parte de la materia orgánica. Y las muestras de los vikingos se calentaron.

En la atmósfera de Marte, se descubrieron por primera vez trazas de metano en 2003. El hallazgo revivió de inmediato las conversaciones sobre la habitabilidad de Marte. El hecho es que cualquier cantidad significativa de este gas en la atmósfera no duraría mucho, pero sería destruida por la radiación ultravioleta. Y si el metano no se degrada, los científicos han concluido que existe una fuente permanente de este gas en el Planeta Rojo. Y, sin embargo, los científicos no tenían una confianza firme: los datos obtenidos no excluían que el metano encontrado fuera la misma "contaminación".

Pero las observaciones del rover Curiosity en 2019 registraron un aumento anormal en los niveles de metano. Además, resultó que ahora su concentración es tres veces mayor que el nivel de gas registrado en 2013. Y luego sucedió algo aún más misterioso: la concentración de metano volvió a caer a valores de fondo.

El acertijo del metano todavía no tiene una respuesta inequívoca. Según algunas versiones, el rover puede estar ubicado en el fondo de un cráter, en el que existe una fuente subterránea de metano, y su liberación está asociada a la actividad tectónica del planeta.

Sin embargo, las biofirmas pueden ser bastante no obvias. Por ejemplo, en septiembre de 2020, un equipo de la Universidad de Cardiff detectó rastros de gas fosfina en Venus, un compuesto especial de fósforo que participa en el metabolismo de las bacterias anaeróbicas.

En 2019, las simulaciones por computadora mostraron que la fosfina no se puede formar en planetas con un núcleo sólido, excepto como resultado de la actividad de organismos vivos. Y la cantidad de fosfina encontrada en Venus habló a favor del hecho de que esto no fue un error o una impureza accidental.

Pero varios científicos se muestran escépticos sobre el descubrimiento. El astrobiólogo y experto en estados reducidos de fósforo Matthew Pasek sugirió que hay algún proceso exótico que no ha sido tenido en cuenta por las simulaciones por computadora. Era él quien podía tener lugar en Venus. Pasek agregó que los científicos aún no están seguros de cómo la vida en la Tierra produce fosfina y si es producida por organismos.

Enterrado en piedra

Otro posible signo de vida, nuevamente asociado a Marte, es la presencia en muestras del planeta de extrañas estructuras similares a los remanentes de seres vivos. Estos incluyen el meteorito marciano ALH84001. Voló desde Marte hace unos 13.000 años y fue encontrado en la Antártida en 1984 por geólogos en motos de nieve alrededor de Allan Hills (ALH significa Allan Hills) en la Antártida.

Este meteorito tiene dos características. Primero, es una muestra de rocas de la era de ese mismo "Marte húmedo", es decir, el momento en que podría haber agua sobre él. La segunda: se encontraron estructuras extrañas en él, que recuerdan a objetos biológicos fosilizados. ¡Además, resultó que contienen trazas de materia orgánica! Sin embargo, estas "bacterias fosilizadas" no tienen nada que ver con los microorganismos terrestres.

Son demasiado pequeños para cualquier vida celular terrestre. Sin embargo, es posible que tales estructuras apunten a los predecesores de la vida. En 1996, David McKay del Centro Johnson de la NASA y sus colegas encontraron los llamados pseudomorfos en un meteorito: estructuras cristalinas inusuales que imitan la forma (en este caso) de un cuerpo biológico.

Poco después del anuncio de 1996, Timothy Swindle, un científico planetario de la Universidad de Arizona, realizó una encuesta informal a más de 100 científicos para averiguar cómo se sentía la comunidad científica acerca de las afirmaciones.

Muchos científicos se mostraron escépticos sobre las afirmaciones del grupo McKay. En particular, varios investigadores han argumentado que estas inclusiones pueden surgir como resultado de procesos volcánicos. Otra objeción estaba relacionada con las dimensiones muy pequeñas (nanométricas) de las estructuras. Sin embargo, los partidarios objetaron que se encontraron nanobacterias en la Tierra. Hay un trabajo que muestra la indistinguibilidad fundamental de las nanobacterias modernas de los objetos de ALH84001.

El debate está estancado por la misma razón que en el caso de la fosfina de Venus: todavía tenemos poca idea de cómo se forman tales estructuras. Nadie puede garantizar que la similitud no sea una coincidencia. Además, hay cristales en la Tierra, como la kerite, que son difíciles de distinguir de los restos "fosilizados" incluso de microbios ordinarios (sin mencionar las nanobacterias poco estudiadas).

La búsqueda de vida extraterrestre es como correr tras tu propia sombra. Parece que la respuesta está ante nosotros, solo tenemos que acercarnos. Pero se está alejando, adquiriendo nuevas complejidades y reservas. Así es como funciona la ciencia: eliminando los "falsos positivos". ¿Qué pasa si el análisis espectral falla? ¿Qué pasa si el metano en Marte es solo una anomalía local? ¿Y si las estructuras que parecen bacterias son solo un juego de la naturaleza? No se pueden descartar por completo todas las dudas.

Es muy posible que aparezcan constantemente brotes de vida en el Universo, aquí y allá. Y nosotros, con nuestros telescopios y espectrómetros, siempre llegamos tarde a una cita. O, por el contrario, llegamos demasiado temprano. Pero si crees en el principio copernicano, que dice que el Universo en su conjunto es homogéneo y los procesos terrenales deben tener lugar en otro lugar, tarde o temprano nos cruzaremos. Es cuestión de tiempo y tecnología.