Vida en Marte

La sonda Spirit sobre las colinas Columbia, en Marte.

Las perspectivas actuales en la búsqueda de vida en Marte están vinculadas a la posibilidad de la existencia de nichos ecológicos aptos para el desarrollo de microorganismos similares a los extremófilos terrestres.

Los conocimientos actuales sobre la geología y composición de la atmósfera de Marte, hacen que la posibilidad de que exista vida en la superficie esté casi descartada. Debido a las condiciones de presión y temperatura imperantes en la actualidad, el agua no puede permanecer estable en estado líquido en su superficie, pasando de hielo a vapor de agua directamente por sublimación. Por otro lado, la inexistencia de un campo magnético global estable y una capa de ozono protectora, hacen que la radiación solar incida sobre la superficie,  ejerciendo un papel esterilizante que haría imposible la supervivencia de ningún tipo de microorganismo durante un largo periodo de tiempo.
Sin embargo, la acumulación de evidencias acerca de la presencia de agua líquida en el subsuelo y de procesos geológicos activos hacen presumir la existencia de lugares adecuados localizados a cierta profundidad en el subsuelo marciano, donde las condiciones permitirían el desarrollo de microorganismos extremófilos similares a los terrestres, que extraerían la energía necesaria para mantener su metabolismo a partir de compuestos químicos inorgánicos.
La existencia de agua en Marte es una certeza científica desde el 31 de julio de 2008, fecha en la que la sonda de aterrizaje Phoenix analizó in situ una muestra de tierra marciana. El agua, siempre en estado sólido, se encuentra en los casquetes polares (que alcanzan hasta 2 km de grosor) así como en glaciares, en forma de escarcha matutina y formando parte del subsuelo para formar el llamado permafrost. Una pequeña parte también está presente en la atmósfera, en forma de nubes de vapor de agua congelado.  Gracias a los datos de la sonda Mars Odyssey sabemos que la abundancia de agua en el suelo hasta una profundidad de un metro supera el 64% en algunas localizaciones.

Porcentaje de agua en el subsuelo marciano medido por la Mars Odyssey.

Esta abundancia, junto con la más que probable presencia de actividad geotérmica en el subsuelo, hace que las posibilidades de que existan cavidades subterráneas con agua líquida en el subsuelo de Marte sean altas.

Casquete polar norte marciano formado principalmente por hielo de agua.

Depósitos estratificados en el polo norte marciano. A la izquierda se observa el casquete polar. A la derecha un movimiento de tierras provoca una gran nube de polvo.

Grosor del casquete polar norte de Marte medido por la sonda espacial Mars Reconnaissance Orbiter.

Depósito de hielo en el fondo de un cráter marciano situado en latitudes medias.

Torrentes marcianos actuales o Gullies.

Agua helada encontrada a escasos centímetros de profundidad en una pequeña zanja excavadas por la sonda de aterrizaje  Phoenix

Escarcha superficial matutina captada por la sond Viking 1

Sales sulfurosas encontradas por el brazo mecánico del vehículo de exploración Spirit. Estas sales solo se forman en presencia de agua líquida.

Paisaje marciano con nubes de vapor de agua congelada captado por el vehículo de exploración Opportunity

Por otro lado existen numerosas evidencias geológicas que apuntan a que Marte tuvo un pasado más cálido y húmedo que en la actualidad. Esto sería posible debido a la presencia de una atmósfera mucho más densa que la actual que sería capaz de retener el calor del sol de forma eficiente gracias al efecto invernadero. De hecho se especula con la posibilidad de que Marte haya albergado mares e incluso océanos en una etapa primigenia.

Recreación de un Marte más cálido y húmedo en un pasado remoto

Marte en la actualidad

Los experimentos de las sondas Viking

Ya en 1975, las sondas Viking 1 y 2 aterrizaron sobre la superficie marciana incorporando 5 instrumentos diseñados específicamente para la detección de vida. A pesar de que las interpretaciones de los experimentos no fueron concluyentes, supusieron un hito en la investigación astrobiológica al constituir los análisis bioquímicos más complejos que se habían realizado sobre la superficie de otro mundo.

Imagen de la superficie de Marte tomada desde la sonda Viking 2

Entre dichos experimentos se encontraban un análisis realizado mediante un espectrómetro de masas y un cromatógrafo de gases cuyas mediciones determinaron que en las muestras de suelo analizadas no existían trazas de moléculas orgánicas.
Otro de los experimentos consistió en la realización de tres cultivos microbiológicos en medios diferentes. En el primero de los cultivos se inyectaron CO2 y CO marcados radiactivamente a la muestra de suelo marciano y se proporcionó durante 5 días una fuente de radiación idéntica a la que incide sobre Marte, a excepción la fracción del espectro que se corresponde con la luz ultravioleta. El objetivo era determinar si se producía algún proceso de asimilación del carbono similar a la fotosíntesis. En siete de los nueve análisis llevados a cabo el resultado fue positivo, aunque más tarde se concluyó que el proceso no tenía porqué ser atribuido necesariamente a la actividad biológica, pudiendo ser resultado de simples reacciones de química inorgánica.
En el segundo cultivo se añadieron CO2, Kriptón y Helio también marcados radiactivamente en un medio de cultivo rico en compuestos orgánicos junto con la muestra del suelo marciano.
Por último en el tercer cultivo la muestra se depositó en una placa que contenía una solución nutritiva marcada radiactivamente bajo la hipótesis de que si existían microorganismos que fuesen capaces de metabolizar los nutrientes, estos producirían gases carbonosos que incorporaran el marcaje y serían detectados por los instrumentos de medición.

Esquema de los experimentos de las Viking

A pesar de que de nuevo los resultados fueron positivos en ambos ensayos la interpretación de los mismos no fue concluyente y, de forma análoga a lo sucedido con el primer cultivo, se propuso que la presencia de reactivos químicos tales como superóxidos y peróxidos presentes en el suelo marciano podrían haber producido los mismos resultados.
Sin embargo, en 2001 un equipo de la Universidad de California llevó a cabo una revisión del último de los experimentos reavivando el debate sobre la interpretación de los datos obtenidos por las Viking. Este grupo de investigación propuso una interpretación positiva de los resultados aludiendo a la existencia de un ritmo circadiano en la tasa de emisión de los gases de este experimento, que podía estar asociado a la variación de temperaturas en el interior de la sonda y que se ajustaba a la duración del día marciano, esto es, 24,6 horas terrestres. La existencia de ritmos circadianos asociados a la temperatura es muy común en los organismos de nuestro planeta. Además se propuso que los superóxidos deberían haber sido degradados rápidamente en la solución acuosa del medio de cultivo, mientras que los experimentos tuvieron una duración de 9 semanas, por lo que no pudieron ser los responsables de las emisiones de gases detectadas.

Busquemos bajo tierra... en Marte 

Los microbiólogos que estudian la profundidad de la corteza terrestre han hallado microorganismos extemófilos a varios miles de metros de profundidad bajo la superficie, en ambientes con condiciones químicas y físicas muy diferentes. Los primeros hallazgos indicaban que se trataba de bacterias quimioorganatróficas de crecimiento muy lento, que sobrevivían gracias al lento catabolismo de carbono orgánico, proveniente de otros organismos, depositado entre los sedimentos.
Sin embargo, el estudio de la ecología microbiana de los estos acuíferos ha demostrado que estos perezosos quimioorganotrofos no son los únicos procariotas que viven en las profundidades.
El basalto es una roca volcánica rica en hierro que está esencialmente desprovista de materia orgánica. En algunas formaciones de basalto de hasta 1500 metros de profundidad en la cuenca del río Columbia (Estados Unidos) y en Sudáfrica, se han encontrado una gran cantidad de bacterias anaeróbicas (crecen en ausencia de oxígeno) y quimiolitotróficas (producen materia orgánica y masa celular, teniendo CO2 como única fuente de carbono). Estos incluyen sulfatorreductores (reducen compuestos oxidados del azufre para obtener energía), metanógenos ( reducen CO2 produciendo metano para obtener energía) y homoacetógenos. El análisis del isótopo estable del carbono del metano (CH4) presente en las rocas y en aguas circundantes ha demostrado que éstos organismos son metabólicamente activos.

Microorganismos extremófilos del basalto (teñidos de rojo)

Tubos perforados en el basalto por bacterias

Estos anaerobios comparten una gran apetencia por el hidrógeno, que es un excelente donador de electrones para sus correspondientes metabolismos productores de energía. El hidrógeno es un producto corriente de la descomposición anóxica de materia orgánica. Pero si el basalto contiene muy poca materia orgánica ¿de dónde proviene el hidrógeno necesario para sustentar el metabolismo de los organismos que lo consumen?
El hidrógeno parece originarse de la interacción estrictamente química, del agua con los minerales de hierro de las rocas. Son reacciones conocidas de la química inorgánica que se comprobaron experimentalmente en el laboratorio.
El análisis de los resultados hizo suponer que el H2 que se forma en las profundidades de la tierra es el donador de electrones que hace posible el crecimiento de las poblaciones de bacterias anaeróbicas que se han encontrado allí.  Dichos microorganismos tendrían una existencia estrictamente geoquímica dado que tanto su aceptor de electrones (CO2 en el caso de los metanógenos, y SO4 (2-) en el caso de las bacterias reductoras de sulfato) como el donador de electrones (H2) proceden de materiales inorgánicos. Éstos quimiolitotrofos subterráneos tienen total independencia de la producción primaria fotosintética, que genera el oxígeno molecular y la materia orgánica que sustentan a todos los organismos de la superficie. Forman por tanto un ecosistema cerrado y autosuficiente que está al margen de cualquier variación de las condiciones ambientales de la superficie.
Podrían existir poblaciones similares a las descritas en el subsuelo de Marte, sobreviviendo gracias al hidrógeno producido por la interacción del agua con los minerales de hierro y el C02 existente como fuente de carbono.
Sin embargo es evidente que el hecho de que actualmente se den las condiciones adecuadas en determinadas localizaciones de Marte para el desarrollo de ciertos microorganismos similares a los descritos en la tierra, no implica necesariamente que esto sea así en la práctica.


La clave puede ser el metano

Uno de los indicios más importantes que respaldan la idea de la existencia de comunidades bacterianas quimiolitotróficas activas bajo la superficie de Marte lo constituye la detección de metano y vapor de agua procedentes de regiones del hemisferio norte marciano. Estas emisiones de metano se producen en forma de grandes penachos en localizaciones muy concretas y con un carácter marcadamente estacional: Las emisiones comienzan en primavera, alcanzan su mayor intensidad en verano para luego comenzar a disminuir.

Gráfico donde se aprecia la concentración de metano en la atmósfera Marciana.

La producción de metano no es constante y se registran periodos en los que ésta cesa por completo. La cantidad de metano expulsada en cada una de las plumas se ha estimado en 19.000 toneladas producidas a lo largo de medio año marciano, o lo que es lo mismo, unos 40 kilos por minuto, lo que constituye una tasa de emisión muy similar a la que se ha medido en depósitos de hidrocarburos en la Tierra.
Debido a las características de la atmósfera marciana el tiempo de vida del metano es de aproximadamente 350 años, como consecuencia del proceso de destrucción fotoquímica. Por tanto cualquier traza de metano presente en la atmósfera de Marte debe haber sido producido en tiempos actuales. De hecho, parece ser que el metano producido en las emisiones en cuestión permanece en la atmósfera un periodo de tiempo mucho más breve estimado entre 1 y 4 años, lo que sugiere la existencia de mecanismos de eliminación mucho más efectivos que la destrucción fotoquímica, como podría ser la oxidación del mismo por la acción de los compuestos oxidantes presentes en la superficie.
El carácter estacional de las emisiones podría ser explicado por la fusión de capas de hielo del subsuelo como consecuencia de la elevación de temperaturas en la temporada estival que permitiese la conexión temporal de bolsas de metano con la atmósfera.
Sin embargo, los mecanismos de producción del metano para alimentar dichas bolsas son difícilmente explicables desde un punto de vista geológico. Ni la actividad volcánica, en la actualidad inexistente a nivel superficial, ni la aportación por impactos cometarios, ni el proceso de serpentinización del agua y el CO2 catalizado por minerales del hierro y el magnesio, parecen explicaciones plausibles para dar cuenta del volumen de emisiones de metano registradas y su periodicidad.
Por esta razón se ha propuesto un origen biológico para dichas emisiones, que sería resultado de la producción de microorganismos extremófilos anaerobios quimiolototrofos metanógenos que reducen el CO2 a CH4 , similares a los existentes en las profundidades de la corteza terrestre, o bien bacterias psicrófilas metanogénicas adaptadas a vivir en el permafrost marciano.

Bacterias metanogénicas terrestres

En cualquier entre los objetivos científicos de la próxima misión MSL de la NASA al planeta rojo incluye la medición del ratio de proporción de los isótopos radiactivos del metano y el dióxido de carbono presentes en la atmósfera marciana, con el objeto de diferenciar entre un posible origen biológico o geológico del mismo.

Paisaje marciano fotografiado desde lo alto de una colina por el rover Spirit

Como se ha señalado, es posible que aunque se den las condiciones adecuadas en determinadas localizaciones de Marte, no encontremos rastro alguno de microorganismos. Aunque así ocurriera, podríamos tomar una muestra de una cepa bacteriana de las comunidades de extremófilos metanogénicos terrestres e inocularla en un lugar apropiado de Marte. Si esta cepa pudieran crecer estaríamos en condiciones de afirmar que existe vida fuera de la Tierra. Puede que en su momento Marte reuniese las condiciones necesarias para el desarrollo de la compleja química prebiótica que dio lugar a las primeras moléculas autorreplicativas y posteriormente a los primeros organismos unicelulares. O puede que no. Sin embargo, a lo largo de la historia de la evolución en la Tierra los distintos linajes de seres vivos aparecieron en un lugar determinado y luego se dispersaron, ampliando su área de distribución, diversificándose y evolucionando para dar lugar a otros linajes.
Quizá sea poco probable que la vida haya aparecido en varios lugares del Sistema Solar de forma independiente, pero nuestro conocimiento de la vida en la Tierra nos muestra que, allí donde se cumplan los requisitos y existiendo un vector de dispersión adecuado, la vida acabará haciendo acto de presencia. Puede que la especie humana sea el vector que la vida estaba esperando.