Potencial astrobiológico del rover Curiosity

A estas alturas todos conocemos la noticia del feliz amartizaje del rover Curiosity. Pero ¿Cuál es el potencial de esta misión desde el punto de vista astrobiológico? ¿De qué forma puede contribuir erminar la presencia o ausencia de vida en el planeta rojo en la actualidad y en el pasado?

Desde el punto de vista atrobiológico el instrumento más importante del que dispone el rover Curiosity es el SAM (Sample Analysis at Mars o Análisis de Muestras en Marte). Se trata de un dispositivo compuesto por tres herramientas de análisis químico que en conjunto alcanzan una masa de 40 kg, constituyendo el elemento más grande y pesado presente a bordo del vehículo. En palabras de Paul Mahaffy, director científico del SAM, "es como si hubiésemos cogido una batería de experimentos que en la Tierra ocuparía una habitación entera y la hubiesemos metido en una caja del tamaño de un horno microondas".

Ingenieros de la NASA instalando el SAM a bordo del Curiosity.

La primera de las herramientas que forman el SAM es un espectrómetro de masas, capaz de identificar con gran precisión los diferentes elementos químicos presentes en un compuesto, a partir del peso molecular y la carga eléctrica de sus átomos ionizados. Este instrumento estudiará la presencia en las rocas de la zona de aterrizaje de los elementos que son esenciales para la vida tal y como la conocemos, incluyendo biolementos primarios (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo) y secundarios (calcio, sodio, potasio, magnesio, cloro, hierro, yodo etc), algunos de los cuales ya han sido detectados en la superficie de Marte por anteriores misiones tanto orbitales como de aterrizaje (ver enlace).

Esquema de los componentes del SAM

La segunda herramienta del SAM es un espectrómetro laser capaz de medir la concentración en una muestra de distintos compuestos químicos tales como el metano y el vapor de agua, permitiendo además identificar la proporción de los diferentes isótopos presentes en estos gases. Las ratios de isótopos contituyen verdaderas firmas químicas de los diferentes procesos ocurridos en la atmósfera de un planeta a lo largo de su evolución.

Una alta ratio entre el oxígeno-18 y oxígeno-16 supondría una nueva evidencia científica que abundaría en la tesis de que la atmósfera de Marte fue mucho más densa en el pasado de lo que lo es en la actualidad. Debido a la inexistencia de un campo magnético global protector y a la baja gravedad del planeta, Marte ha ido perdiendo a lo largo de su historia geológica una gran parte de su atmósfera, la cual ha sido literalmente barrida por la acción del viento solar. Para que una molécula de la atmósfera superior de Marte se pierda en el espacio es preciso que adquiera la velocidad de escape necesaria para vencer su atracción gravitatoria. Cuanto más pesada sea esta molécula, tanto más difícil será que alcance dicha velocidad, por lo que con el transcurso del tiempo la abundancia relativa de los isótopos pesados presentes en la atmósfera se incrementará. Por tanto una alta proporción entre oxígeno-18 (pesado) y oxígeno-16 (ligero) indicará que la atmósfera primigenia marciana fue mucho más densa que la actual, lo que haría posible la presencia de agua líquida de forma estable sobre su superficie durante largos periodos de tiempo de su historia temprana y unas condiciones más adecuadas para el desarrollo de la vida.

La actual atmósfera de Marte es tan tenue que genera tan solo una presión inferior al 1% de la de la atmósfera terrestre a nivel del mar. Foto obtenida por el rover Opportunity.

Por otro lado, la medición de la ratio carbono-13 and carbono-12 del metano marciano contribuirá a determinar si es posible un origen biológico del mismo. La presencia de metano es uno de los indicios más importantes que avivan la hipótesis de la existencia de comunidades bacterianas quimiolitotróficas activas bajo la superficie del planeta rojo. Como tratábamos en este artículo, las emisiones de metano marciano se producen en forma de grandes surtidores en localizaciones muy concretas y con un carácter marcadamente estacional. Los mecanismos de producción del metano que alimentan dichas emisiones son difícilmente explicables desde un punto de vista geológico, por lo que se ha propuesto que podrían ser resultado de la actividad 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 de bacterias psicrófilas metanogénicas adaptadas a vivir en el permafrost marciano. En la Tierra, la ratio de carbono-13 y carbono-12 es significativamente menor en el metano producido por microorganismos metanogénicos que en el metano de origen geológico (Fisher, 1995; MacAvoy et al., 2002. Ver enlace), por lo que una ratio similar en el metano marciano apuntaría a un origen biológico del mismo.



Concentración de metano en la atmósfera marciana

La tercera herramienta analítica del SAM es un cromatógrafo de gases, cuyo cometido principal es separar en diferentes fases los gases presentes en una muestra para alimentar a las dos herramientas descritas anteriormente. En conjunto, estos instrumentos harán posible la detección, en el caso de estar presentes, de moléculas orgánicas complejas fundamentales para la vida, tales como aminoácidos y báses nitrogenadas, o bien precursores de las mismas y moléculas relacionadas. No es la primera vez que se buscan compuestos orgánicos en la superficie de Marte. En los años 70 del pasado siglo las sondas Viking 1 y 2 realizaron análisis de muestras del polvo marciano mediante un espectrómetro de masas y un cromatógrafo de gases, arrojando un resultado negativo. Sin embargo, el debate sobre la interpretación de dichos resultados aún sigue vivo cuarenta años más tarde. El instrumental de las Viking detectó clorometano y diclorometano al calentar las muestras a 200 y 350 grados centígrados respectivamente, pero estos compuestos fueron interpretados como contaminantes procedentes de la Tierra; más concretamente como productos de limpieza empleados en la esterilización de los instrumentos.



Las sondas Viking fueron las precursoras de los actuales robots de exploración marcianos.

Sin embargo, dos astrobiólogos coinvestigadores del SAM han desarrollado una hipótesis alternativa para explicar estos resultados. Chris McKay y Rafael Navarro analizaron muestras de suelo del desierto de Atacama con instrumentos similares a los empleados por las Viking y tampoco encontraron rastro alguno de materia orgánica, a pesar de tener la certeza de que esta se hallaba presente. La explicación propuesta es que la interacción entre las altas temperaturas a las que fueron sometidas las muestras y la presencia de agentes oxidantes en el polvo analizado hace que los instrumentos empleados por las Viking no sean capaces de detectar materia orgánica, ni en Marte ni en la Tierra. También proponen que el perclorato encontrado por la sonda Mars Phoenix Lander en el ártico marciano podría ser el origen de los compuestos clorados interpretados como contaminantes (se ha especulado con que el perclorato podría actuar como agente anticongelante permitiendo la presencia de agua líquida en la superficie de Marte bajo determinadas condiciones en la actualidad. Ver artículo).

En cualquier caso los instrumentos que componen el SAM aportarán una respuesta definitiva al respecto: Si hay compuestos orgánicos en tanto en el suelo como en las rocas de Marte, el rover Curiosity los encontrará. Además del SAM, el rover va equipado con otros dispositivos especialmente interesantes desde el punto de vista astrobiológico. Uno de los más espectaculares es la ChemCam, que emite un laser capaz de vaporizar las rocas a 7 metros de distancia y analizar los gases resultantes. La ChemCam será capaz de identificar el tipo y la composición de las rocas estudiadas, así como la abundancia de los elementos químicos que las constituyen, incluyendo elementos traza e incluso aquellos que podrían ser peligrosos para el ser humano. Todo un prodigio tecnológico digno de la mejor de las películas de ciencia ficción.



Recreación del Curiosity empleando el láser de la ChemCam.

Por último, el Oportunity incorpora dos instrumentos medidores de radiación. El primero de ellos, denominado RAD, identificará y medirá todos los tipos de radiación de alta energía que inciden sobre la superficie de Marte, permitiendo calcular la dosis de radiación a la que estarían expuestos los futuros astronautas que pisasen el planeta rojo (y cualquier otro organismo situado en su superficie). Además, a partir de estas mediciones se podrá estimar hasta qué profundidad es capaz de penetrar dicha radiación en el subsuelo marciano y por tanto se podrá saber cuál sería la profundidad mínima a la que podrían situtarse las hipotéticas comunidades bacterianas marcianas sin verse afectadas por la radiación. Esto hará posible conocer la distancia a la que será necesario perforar en el subsuelo marciano para tomar muestras en futuras misiones astrobiológicas.

Por si esto fuese poco, el rover Oportunity dispone de otro instrumento de medición de la radiación denominado DAM que permite detectar la abundancia de agua en el subsuelo marciano y la profundidad a la que esta se encuentra, tomando medidas in situ que complementarán a los datos obtenidos por la sonda orbital Mars Odyssey.

Esquema del funcionamiento del DAM: Emite un haz de protones y analiza de qué forma son repelidos por el subsuelo.

Todos estos instrumentos hacen que el potencial del rover Oportunity sea enorme desde el punto de vista astrobiológico. Si yo fuese un microorganismo marciano y no quisiese ser descubierto por alienígenas terrestres, empezaría a estar seriamente preocupado...