Instituto de Astrobiologia de la NASA

Carl Sagan dijo en una ocasión “Todos estamos hechos de material estelar “ pero ¿Cómo? ¿Qué significa eso exactamente?. Una de las preguntas más importantes de la Astrobiología ¿Cómo se originó y evolucionó la vida? Proporciona una estructura en la que se puede examinar la relación entre la vida y el cosmos. Allá donde se ha encontrado vida en la Tierra, que es en realidad en todos los sitios donde se ha mirado, se ha hallado también la íntima conexión entre la vida y el agua. Dentro del ámbito de la contemplación de los orígenes cósmicos de la vida, uno debe preguntarse también acerca de la historia del agua en la Tierra. La misión Stardust de la NASA ha proporcionado a los astrobiólogos la oportunidad de profundizar en este tema.

En la misión Stardust participan muchos científicos del Instituto de Astrobiología de la NASA (NASA Astrobiology Institute, NAI), encabezados nada menos que por el Director Científico de Stardust, Don Brownlee de la Universidad de Washington. La lista también incluye a Scott Sandford del Equipo Ames del NAI, autor principal de uno de los artículos del número de esta semana de la revista Science, y George Cody del Equipo Washington de la Institución Carnegie del NAI.

“Los cometas son importantes para comprender el origen de la vida”, afirma Brownlee, “Siempre hemos considerado la Stardust una misión de astrobiología”. Los resultados de los análisis de las muestras de la Stardust han ayudado a mostrar la relación entre los sistemas interno y externo del Sistema Solar. “Las muestras que hemos obtenido de la Stardust nos han ayudado a comprender tanto el origen del agua y otros compuestos volátiles, como los mecanismos por los que llegaron a la Tierra primigenia”, declara Brownlee.

El NAI ha proporcionado el trabajo en tierra necesario para el complejo análisis que demanda el proyecto. Graciella Matrajt, estudiante de doctorado con Brownlee, financiado por el NAI, ha podido preparar y obtener imágenes de materiales orgánicos de las muestras obtenidas, un proceso complejo considerando el riesgo de sobreimprimir los materiales orgánicos presentes en el equipo. Brownlee señala que este tipo de apoyo “... ha sido crítico para ensanchar los límites de nuestras capacidades analíticas”.

Brownlee indica, “El éxito de la Stardust demuestra la importancia de tener muestras disponibles” y urge a la comunidad científica a tomar más en serio la necesidad de misiones para la obtención de muestras. Parte de la misión del NAI es proporcionar liderazgo técnico y científico en investigaciones de astrobiología de misiones actuales y futuras. Con la experiencia de las misiones Cassini-Huygens, MER, Deep Impact, MESSENGER, TPF, Kepler, MRO, MSL, y SIM por nombrar sólo algunas, el NAI está en posición de continuar su papel pionero en ayudar a las misiones de la NASA a realizar la mejor ciencia posible. Apoyando el éxito de la Stardust, hemos logrado nuestro objetivo.

El componente orgánico (en forma de neblina) de la atmósfera de Titán, la luna de Saturno, es similar al del aire primigenio de la Tierra (neblina que podría haber ayudado a nutrir la vida en nuestro planeta) según un estudio del Instituto de Astrobiología de la NASA publicado e 6 de noviembre de 2006.

Los científicos del estudio simularon tanto las condiciones atmosféricas de la Tierra primigenia como las que se dan actualmente en Titán. El artículo titulado 'Organic Haze on Titan and the Early Earth,' (Neblina orgánica en Titán y en la Tierra primigenia) describe el trabajo de los científicos y aparece en Proceedings of the National Academy of Sciences. La autora principal es Melissa Trainer, miembro del programa de posdoctorado en el Instituto de Astrobiología de la NASA en la Universidad de Colorado, Boulder.

“Es excitante ver que los experimentos de la Tierra primigenia han producido tanta materia orgánica”, afirma Carl Pilcher, director del Instituto de Astrobiología de la NASA en el Centro de Investigación Ames (NASA), Moffett Field, California. “Una neblina orgánica producida de esta manera en la Tierra primigenia, podría haber contribuido a la formación y sostenimiento de la vida”.

De acuerdo con los investigadores del estudio, sus experimentos ayudan a los científicos a interpretar las observaciones de la atmósfera de Titán realizadas por la Misión Cassini de la NASA, al tiempo que muestran cómo se podría haber generado una importante fuente de materia orgánica en la Tierra hace miles de millones de años.

“Los investigadores informan que los aerosoles producidos en el laboratorio podrían servir como análogos de la neblina observada en la atmósfera de Titán. Los científicos estiman que la producción de aerosoles en la Tierra primigenia podría haber servido como fuente principal de materia orgánica en la superficie.

“Este artículo muestra una de las distintas formas en las que el estudio de otros mundos puede ayudarnos a comprender la Tierra”, declara Chris McKay un científico del Centro de Investigación Ames de la NASA y uno de los coautores del artículo. “Titán tiene una gruesa capa de neblina orgánica, y este trabajo se inició para comprender la química de esta neblina orgánica alienígena. Después comprendimos que podríamos aplicar el mismo enfoque a la neblina orgánica de la Tierra primigenia”.

“Esperamos determinar cómo se formaron los compuestos orgánicos así como su naturaleza química”, indica McKay. Los científicos han informado que cuando la luz del Sol alcanza una atmósfera con metano y nitrógeno, como la actual atmósfera de Titán se forman partículas de aerosoles. Cuando además la atmósfera contiene dióxido de carbono, como sucedía en la Tierra primigenia, se forman diferentes tipos de aerosoles.

Los científicos han utilizado un tipo especial de lámpara de luz ultravioleta para producir partículas en las atmósferas simuladas y han medido la composición química, tamaño y forma de las partículas resultantes.

“De alguna manera es parecido al smog (*) de Los Ángeles”, explica Trainer. “La actual neblina en la Tierra está creada también por procesos fotoquímicos, lo que significa que la luz solar produce reacciones químicas en la atmósfera.

Sin embargo, la atmósfera primigenia de la Tierra tenía otros gases distintos, por lo que la composición química de la neblina primigenia era muy distinta de la que tenemos hoy. Además habría habido mucha más cantidad de la que hay actualmente”.

(*) N. del T.: El “Smog” hace referencia a la mezcla de humo y niebla (smoke + fog = smog) típica de las grandes ciudades.

Dos recientes descubrimientos en el campo de la astrobiología desafían nuestros principales supuestos acerca de una comunidad biológica integrada en la Tierra. A nivel microbiano, que podría haber biosferas ocultas existiendo en la Tierra junto con nuestros vecinos más conocidos. Una comunidad de este tipo ha sido encontrada enterrada profundamente, mientras que la otra vive en el mar junto con otras formas de vida más conocidas.

Potencialmente, entre los descubrimientos recientes más importantes para la astrobiología está el hallazgo de formas de vida profundamente enterradas que parecen desarrollarse independientemente de la biosfera superficial conocida, que está animada por la luz solar. Estos microorganismos, descubiertos en agua subterránea caliente a 2.8 km de profundidad en una mina de oro de Sudáfrica, obtienen su energía en última instancia a partir de compuestos químicos –hidrógeno y sulfatos- producidos por un lento decaimiento de elementos radioactivos en las rocas. La existencia de una comunidad microbiana profundamente subterránea en la Tierra plantea que podrían existir biosferas aisladas semejantes en otros planetas, como Marte, a pesar de las condiciones hostiles reinantes en sus superficies.

Un importante equipo internacional de investigación, liderado por científicos de las Universidades de Princeton e Indiana y respaldado en parte por el Instituto de Astrobiología de la NASA, anunció su descubrimiento en una monografía publicada en la edición del 20 de Octubre de 2006 de la revista Science. El autor principal de la monografía es Li-Hing Lin, perteneciente en este momento a la Universidad Nacional de Taiwán, pero que comenzó su trabajo como estudiante graduado de Princeton. Los científicos aprovecharon una fractura inundada de agua cruzada durante una perforación en una profunda mina de oro cerca de Johannesburgo. Comenzaron a recolectar muestras de agua a los pocos días de flujo inicial para asegurar una mínima contaminación, y continuaron extrayendo nuevas muestras durante varios meses.

Utilizando modernas herramientas de análisis genético, compararon los microorganismos con otras comunidades microbianas anaeróbicas que obtienen su energía a partir de la reducción de sulfato. Un estudio detallado de la composición química del agua indica que hay suficiente sulfato e hidrógeno de origen natural como para sostener la vida indefinidamente. La base de la cadena alimentaria es un reductor de sulfato que pertenece al filum llamado Firmicutes, y los otros microbios en la comunidad pueden subsistir gracias a los productos que obtienen a partir de su productor primario. El agua misma fue datada en decenas de millones de años, un tiempo durante el cual no ha tenido contactos físicos o químicos con el mundo de más arriba, más conocido.

En los últimos años, los científicos han descubierto muchas comunidades de microorganismos que viven bajo condiciones que antes se consideraban imposibles para la vida. Los extremófilos pueden prosperar bajo condiciones de temperaturas muy altas o muy bajas, o una composición química ácida o alcalina, o una elevada salinidad que mataría a microorganismos más conocidos de la superficie. Algunos de estos extremófilos viven en comunidades en respiraderos hidrotermales en las profundidades del océano o dentro de rocas, a cientos de metros bajo la superficie. Sin embargo, hasta ahora la “biosfera profunda” parecía necesitar, por lo menos indirectamente, un contacto con la atmósfera. Este descubrimiento, hecho en un ambiente mucho más profundo y aislado, representa un avance fundamental, revelando una forma de vida alienígena dentro de la Tierra.

Este descubrimiento puede proporcionar indicios claves sobre la habitabilidad de Marte y otros planetas con superficies hostiles pero agua caliente en el interior. Las misiones de la NASA revelaron que Marte alguna vez tuvo un ambiente superficial más apto para la vida, con agua líquida y luz solar, circunstancias bajo las cuales la vida puede haberse formado y prosperado hace miles de millones de años. Quizás el remanente de aquella vida persista bajo su superfice, en ambientes como este mar sin sol en la Tierra.

El segundo descubrimiento excitante es el de una hasta ahora desconocida “biosfera rara” que coexiste con formas de vida más conocidas en lo profundo del océano. Los descubridores son un equipo de científicos del Laboratorio Biológico Marino de Woods Hole y el Real Instituto Holandés para la Investigación Marina, bajo la conducción de Mitch Sogin, quien también es el PI para el equipo del MBL en el NAI. Los científicos utilizaron nuevas herramientas de análisis genético para buscar las poblaciones microbianas dominantes para extraer muestras de los microbios mucho más raros que antes no habían sido detectados, usando muestras recogidas de agua marina normal y el agua caliente asociada con los respiraderos hidrotermales. Su trabajo fue publicado en los Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias del 8 de agosto de 2006.

Este nuevo análisis revela una importante diversidad dentro de esta “rar biosfera”. Las técnicas utilizadas, si bien no permite el aislamiento de organismos individuales para su estudio, sí posibilitan la elaboración de cálculos estadísticos de la población. Pero aunque el número de tales microorganismos es pequeño, hay por lo menos una diversidad de especies 100 veces mayor de lo que se preveía.

¿Qué están haciendo estos diversos organismos? En cierto modo, no son muy exitosos, dado que son superados en número ampliamente por especies más conocidas. Sin embargo, ellos subsisten en pequeños números. Quizás representen una clase de “sistema de seguridad” natural o fuerza de reserva que puede entrar en acción si las condiciones ambientales cambian de manera tal que amenace al ecosistema dominante.
Podrían ser parte de la estrategia de la vida para sobrevivir ante cambios ambientales catastróficos. El próximo desafío es calcular los patrones globales de esta “rara biosfera” y comenzar a caracterizar a sus especies individuales.

Edición: Octubre de 2006.

CIENCIA DE LA TIERRA
Impacto desde lo profundo.
Es más probable que la causa de varias de las antiguas extinciones haya sido la asfixia por el calor y gases emanados de la Tierra y no el impacto de asteroides. ¿Podrán las mismas condiciones asesinas producirse nuevamente?

Por Peter D. Ward

El filósofo e historiador Thomas S. Kuhn sugiere que las disciplinas científicas actúan como organismos vivos: en lugar de evolucionar lenta pero continuamente, pasan largos periodos de estabilidad interrumpidos por infrecuentes revoluciones debidas a la aparición de nuevas especies –en el caso de la ciencia, nuevas teorías. Esta concepción es particularmente aplicable a mi área de estudio, las causas y consecuencias de las extinciones en masa –los periódicos retroceso biológicos cuando una gran proporción de las criaturas vivientes en la Tierra mueren y después de las cuales, nada vuelve a ser igual.

Desde la primera vez que se reconoció la existencia de estas históricas extinciones en masa, hace ya más de dos siglos, los paleontólogos creyeron que habían sido eventos graduales, ocasionados por alguna combinación de cambios climáticos y fuerzas biológicas tales como depredación, competencia y enfermedad. Pero en 1980 la ciencia de las extinciones en masa sufrió una revolución “Kuhniana”, cuando un equipo de la Universidad de California en Berkeley, dirigido por el geólogo Walter Álvarez propuso que la famosa extinción de los dinosaurios ocurrida súbitamente hace 65 millones de años, habría sido ocasionada por la catástrofe en el ecosistema a consecuencia del choque de un asteroide. Durante las dos décadas siguientes, la idea de que un bólido del espacio pudo haber aplastado un significativo segmento de vida en la Tierra, fue ampliamente aceptada –y muchos investigadores eventualmente llegaron a pensar que los detritus cósmicos fueron la probable causa de al menos tres más de las cinco grandes extinciones en masa. La aceptación pública de la idea se ve cristalizada en producciones de Hollywood tales como Deep Impact y Armageddon.

Pero hoy, está en proceso otra transformación en nuestra manera de percibir las interrupciones de la vida en el pasado La nueva evidencia geoquímica proviene de las bandas de piedras estratificadas que delinean los eventos de extinción en masa en la memoria geológica. Estas evidencias incluyen el excitante descubrimiento de residuos químicos, llamados biomarcadores orgánicos, producidos por pequeñas formas de vida que típicamente no dejen fósiles. La conjunción de todos estos datos pone en claro que el cataclísmico impacto, como causa de una extinción en masa, fue la excepción y no la regla. En la mayoría de los casos, la Tierra misma parece haber sido la peor enemiga de la vida, de una manera nunca antes imaginada, y las actuales actividades humanas pueden estar poniendo a la biosfera en riesgo una vez más.

Después de Álvarez

Para entender el entusiasmo general por el paradigma del impacto, es útil revisar las evidencias que lo fortalecen. El escenario vislumbrado por Álvarez, junto con su padre, el físico Luís W. Álvarez, y los químico nucleares Helen V. Michel y Frank Asaro, se forma con dos hipótesis separadas: primera, que un asteroide bastante grande –se estima que pudo tener 10 kilómetros de diámetro- chocó con la Tierra hace 65 millones de años; segundo, que las consecuencias ambientales del impacto terminaron con más de la mitad de todas las especies. Ellos encontraron rastros de una gruesa capa de Iridio –raro en la Tierra pero común en materiales extraterrestres- dejada por la explosión que pudo cubrir de polvo todo el planeta.

En la década posterior a este prodigioso anuncio, se descubrió la huella del asesino, el cráter Chicxulub, oculto en la planicie de la península de Yucatán México. Su descubrimiento hizo a un lado las más recalcitrantes dudas sobre si el reinado de los dinosaurios había terminado por una explosión. Al mismo tiempo generó nuevas preguntas sobre otros eventos de extinción en masa: si ya se sabía que uno de ellos fue causado por un impacto ¿qué se podía pensar de los demás? En cinco ocasiones durante los últimos 500 millones de años muchas de las formas de vida del planeta simplemente habían dejado de existir. El primero de estos eventos sucedió al final del periodo Ordovícico, hace unos 443 millones de años. El segundo, hace 374 millones de años, ocurrió al final del Devónico. El más grande de todos, la Gran Mortandad al final del Pérmico, hace 251 millones de años, barrió con el 90 por ciento de los habitantes de los océanos y con el 70 por ciento de las plantas y animales terrestres, incluyendo insectos [ver “The Mother of Mass Extinctions” de Douglas H. Edwin; Scientific American, julio de 1996].
La muerte “de todo mundo” ocurrió de nuevo hace 201 millones de años, al final del periodo Triásico, y la última gran extinción, hace 65 millones de años, al final del Cretácico con la gran explosión mencionada.
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La Tierra puede, y probablemente ya lo ha hecho, exterminarse a sí misma.
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A principios de los 90 el libro del paleontólogo David Raup, Extinciones: ¿Genes Malos o Mala Suerte? predijo que los impactos finalmente habrían de ser encontrados culpables de todas estas extinciones en masa, así como de otros eventos menos severos. La evidencia del impacto en los límites de los periodos Cretácico y Terciario (K/T), era, y es, ciertamente convincente: además del cráter de Chicxulub y la capa de Iridio, residuos del impacto, incluyendo rocas quebradas por presión esparcidas por todo el mundo lo atestiguan. Posteriores indicios químicos en sedimentos antiguos, documentan rápidos cambios en la composición atmosférica del mundo y sus consecuentes cambios en el clima.

Para algunos otros periodos de extinción los indicios parecían también apuntar “hacia arriba”. Los geólogos habían ya asociado una delgada capa de Iridio con las extinciones de finales del Devónico a principios de los 70, y para 2002 descubrimientos independientes sugerían impactos al final del Triásico y al final del Pérmico. Débiles trazas de Iridio en la capa triásica, y distintivas moléculas de Carbono en “burbujas furtivas” en el Pérmico, que se creyó contenían atrapados gases extraterrestres, se sumaron a otras interesantes pistas [ver “Explosiones Repetidas”, de Luann Becker, Scientific American, marzo de 2002]. Para entonces, muchos científicos empezaron a creer que los asteroides o cometas habían originado cuatro de las “cinco grandes” extinciones en masa; la excepción, el evento al final del Ordovícico, que se pensaba era resultado de la radiación por la explosión de una estrella en nuestra vecindad cósmica.

Sin embargo, cuando los investigadores continuaron comprobando los datos en años recientes, encontraron que algunas cosas no encajaban. Nuevos análisis de los fósiles indicaron que las extinciones del Pérmico y el Triásico fueron procesos lentos que abarcaron cientos de miles de años, y la evidencia recientemente obtenida de alzas y caídas en el Carbono atmosférico, conocidas como ciclo del carbono, también parecían sugerir que la biosfera sufrió una serie de ultrajes ambientales de gran alcance más que un simple golpe catastrófico.

Impacto no tan súbito

La lección del evento K/T, es que el impacto de un cuerpo grande es como un gran terremoto sacudiendo a una ciudad: el desastre es súbito, devastador, pero breve, y después de que termina, la ciudad comienza a reconstruirse rápidamente. Esta secuencia de destrucción y recuperación se refleja en los datos de isótopos de Carbono así como en los registros fósiles de las extinciones K/T, aunque verificarlo le tomó a la comunidad científica algo de tiempo. La esperada brusquedad de la muerte en la frontera K/T fue de hecho visible entre los fósiles más pequeños y numerosos, los del plancton calcáreo y silicoso, y en las esporas de las plantas. Pero entre más grandes son los fósiles de un grupo, más gradual parecía ser su extinción.

Lentamente los paleontólogos comenzaban a entender que este aparente comportamiento era influido por la escasez de muestras de fósiles grandes en la mayoría de capas de suelo y roca estudiadas. Para encauzar este problema de muestreo y obtener una imagen más clara del curso de la extinción, el paleontólogo de la Universidad de Harvard, Charles Marshall desarrolló un protocolo estadístico nuevo para analizar los rangos de fósiles. Para determinar la probabilidad de que una especie particular se haya extinguido dentro de un periodo de tiempo dado, este método analítico alinea la máxima cantidad de información aportada incluso por los fósiles más raros.

En 1996, Marshal y yo unimos esfuerzos para probar el sistema en las secciones estratigráficas del K/T y finalmente demostramos que lo que parecía haber sido una extinción gradual en Europa de los más abundantes de los grandes animales marinos, los amonitas (moluscos fósiles emparentados con los nautilus de concha), consistió en realidad en su desaparición súbita en la frontera misma del K/T. Pero cuando varios investigadores, incluso yo, aplicaron la nueva metodología a extinciones anteriores, los resultados fueron diferentes. Los estudios que hizo mi grupo de los estratos representativos de ambientes tanto marinos como no marinos de la última parte de los periodos Pérmico y Triásico, mostró una ocurrencia más gradual de las extinciones agrupadas en los límites de los periodos.

Este comportamiento se observó también en los registros de isótopos de Carbono, que es la otra potente herramienta para estimar la rapidez de una extinción. Los átomos de Carbono existen en tres tamaños, o isótopos, con una ligera variación en el número de partículas neutras en el núcleo. Mucha gente está familiarizada con uno de estos isótopos, el Carbono 14 (14C), porque su decaimiento se usa para fechar con precisión esqueletos fósiles o muestras de sedimentos antiguos. Pero para interpretar las extinciones en masa, es más útil la razón de isótopos 12C a 13C para extraer información de los registros geológicos, ya que da una imagen más amplia del vigor de la vida de las plantas en el tiempo.

Esto se debe a que la fotosíntesis produce grandes cambios en la razón 12C – 13C. Las plantas usan la energía del Sol para separar el dióxido de Carbono (CO2) en Carbono orgánico, que utilizan para construir células y suministrar energía, y felizmente para nosotros, los animales, liberan oxígeno como producto de deshecho. Pero las plantas son melindrosas y su preferencia es utilizar CO2 que contenga 12C. Entonces, cuando las plantas vivas –ya sean microbios fotosintetizantes, algas flotantes o árboles grandes- son abundantes, permanece en la atmósfera una mayor proporción de CO2 que contiene 13C, y el 12C atmosférico es sensiblemente menor.

Examinando las tasas de isótopos en las muestras de antes, durante y después de una extinción en masa, los investigadores pueden obtener un indicador confiable de la cantidad de plantas vivas, tanto en la tierra como en el mar. Cuando los investigadores hacen una gráfica de tales mediciones para el evento K/T, se perfila un comportamiento singular. En forma virtualmente simultánea con la ubicación de las bien llamadas capas de impacto que contienen evidencia mineralógica de escombros, los isótopos de Carbono corridos hacia el 13C caen dramáticamente durante un tiempo breve, lo cual indica una súbita muerte de plantas vivas y una rápida recuperación. Este hallazgo es completamente consistente con el registro fósil tanto de las grandes plantas terrestres como del microscópico plancton marítimo, los cuales sufrieron una sorprendente pérdida en el evento K/T, de la que se recuperaron rápidamente.

En contraste, los registros de Carbono revelados por mi grupo a principios de 2005 para el Pérmico, y más recientemente para el Triásico, documentan un destino muy diferente para las plantas y plancton durante estas dos extinciones en masa. En ambos casos, los isótopos múltiples se mueven en intervalos que superan los 50 000 o 100 000 años, indicando que las comunidades de plantas fueron abatidas y luego re-formadas, sólo para ser nuevamente perturbadas por una serie de eventos de extinción. Para producir tal comportamiento debió ocurrir una sucesión de choques de asteroides, con miles de años de separación, pero no existe evidencia mineralógica de una cadena de impactos durante ese espacio de tiempo.

En realidad, las posteriores investigaciones de tal evidencia, apuntan hacia la probabilidad de ningún impacto en ambas ocasiones. Ningún otro grupo de investigadores ha replicado el hallazgo original de las burbujas furtivas que contienen gas extraterrestre en el final de la frontera Pérmica. El descubrimiento de cuarzo aplastado en ese periodo también ha sido retractado, y los geólogos no se ponen de acuerdo en si los pretendidos cráteres de impacto en la profundidad del océano cerca de Australia y bajo el hielo de la Antártida son realmente cráteres o son sólo formaciones rocosas naturales. En cuanto a fines del Triásico, el iridio hallado está en concentraciones tan bajas que puede más bien ser producto del impacto de un asteroide pequeño, así que nada de tamaño “asesino planetario” aparece en la frontera K/T. Sin embargo, si no se aprueba la teoría de los impactos como causa de estas extinciones en masa ¿qué ocasionó las grandes mortandades? Un nuevo tipo de evidencia revela que la Tierra misma puede, y probablemente lo ha hecho antes, exterminar a sus habitantes.

El invernadero terrorífico

Hace algo así como media década, pequeños grupos de geólogos comenzaron a hacer equipo con químicos orgánicos para estudiar las condiciones ambientales en momentos críticos de la historia de la Tierra. Su trabajo incluyó la extracción de residuos orgánicos de estratos antiguos en busca de “fósiles” químicos conocidos como biomarcadores. Algunos organismos dejan atrás moléculas orgánicas duras que sobreviven al decaimiento de sus cuerpos y quedan sepultados en rocas sedimentarias. Estos biomarcadores pueden servir como evidencia de mortandad de formas de vida que usualmente no dejan esqueletos fósiles. Diferentes tipos de microbios, por ejemplo, dejan atrás rastros de lípidos distintivos presentes en sus membranas celulares –rastros que se muestran en nuevas formas de espectrometría de masa, una técnica que ordena a las moléculas por su masa.

La investigación de biomarcadores, se dirigió al principio a rocas para fechar la historia de animales y plantas, en parte para determinar cuando y bajo qué condiciones surgió la primera vida en la Tierra, pero hace pocos años, los científicos comenzaron a muestrear en las proximidades de las extinciones en masa, y para su gran sorpresa, los datos de estas extinciones, diferentes al evento K/T, sugerían que los océanos del mundo han regresado más de una vez a una condición de oxígeno extremadamente escaso, conocida como anoxia, que fue común antes de que abundaran las plantas y animales.

Entre los biomarcadores descubiertos estaban los restos de grandes concentraciones de pequeñas bacterias fotosintéticas verdes del azufre. Hoy, estos microbios se encuentran, junto con sus primas, las bacterias fotosintéticas morado azufre, viviendo en ambientes marinos anóxicos tales como las profundidades de lagos estancados y el Mar Negro, y son muy nocivos. Para obtener energía oxidan ácido sulfhídrico (H2S), un gas venenoso para la mayoría de las formas de vida, y lo convierten en azufre. Por lo tanto, su abundancia en las fronteras (K/T) abrió el camino a una nueva interpretación de la causa de las extinciones en masa.

Hace mucho tiempo que los científicos saben que los niveles de oxígeno en los periodos de las extinciones en masa fueron más bajos que los actuales, aunque la razón nunca fue adecuadamente identificada. Una teoría alternativa a la de los impactos establece que la actividad volcánica en gran escala, también asociada con la mayoría de extinciones en masa, pudo haber incrementado los niveles de CO2 en la atmósfera reduciendo el oxígeno y conduciendo a un intenso calentamiento global, sin embargo, los cambios provocados por el vulcanismo no necesariamente explican las extinciones masivas marinas de finales del Pérmico, ni pueden los volcanes incidir en la muerte de plantas terrestres porque la vegetación debió prosperar con el aumento de CO2 y muy probablemente pudo sobrevivir al calentamiento.

Pero los biomarcadores en los sedimentos oceánicos de la última parte del Pérmico, así como las rocas del Triásico, dieron evidencia química de un florecimiento, en el océano entero, de las bacterias consumidoras de H2S. Como estos microbios pueden vivir solamente en ambientes libres de oxígeno, pero necesitan la luz del Sol para su fotosíntesis, su presencia en estratos es un indicio de fondos marinos bajos y es en sí misma un marcador que indica que la superficie de los océanos al final del Pérmico estaba sin oxígeno y era rica en H2S.

En los océanos de nuestros días, el oxígeno está presente en concentraciones esencialmente iguales tanto en la superficie como en el fondo, porque se disuelve de la atmósfera en el agua y es arrastrado al fondo por la circulación oceánica. Sólo bajo circunstancias inusuales, como las que existen en el Mar Negro, las condiciones anóxicas debajo de la superficie permiten que prospere una amplia variedad de organismos oxigenofóbicos en la columna de agua. Esos microbios anaeróbicos, moradores de las profundidades, removieron copiosas cantidades de ácido sulfhídrico, el cual también se disuelve en el agua de mar. En la medida que creció su concentración, el H2S se difundió hacia arriba, donde se encontró oxígeno difundiéndose hacia abajo. Mientras su balance permanece sin disturbios, las aguas oxigenadas y las saturadas de ácido sulfhídrico se mantienen separadas, y su interfase, conocida como “chemocline”, es estable. Es típico que las bacterias verdes y moradas del azufre vivan en esa chemocline, disfrutando el abasto de H2S desde abajo, y la luz del Sol desde arriba.

Los cálculos de los geólogos Lee R. Kump y Michael A. Arthur de la Universidad Estatal de Pennsylvania han mostrado que si los niveles de oxígeno en los océanos caen, las condiciones comienzan a favorecer a las bacterias anaeróbicas de las profundidades, mismas que al proliferar producen mayores cantidades de ácido sulfhídrico. En sus modelos, si las concentraciones de H2S en aguas profundas se incrementaran más allá de un umbral crítico durante un intervalo de anoxia oceánica, la chemocline, que separa las aguas profundas ricas en H2S de las aguas superficiales oxigenadas podría flotar hacia arriba y emerger abruptamente. El terrorífico resultado serían grandes burbujas de gas tóxico H2S haciendo erupción en la atmósfera.

Sus estudios indican que los océanos rebosantes de finales del Pérmico, produjeron suficiente H2S para ocasionar las extinciones tanto en tierra como en el mar. Pero este asfixiante gas pudo no haber sido el único asesino, los modelos de Alexander Pavlov de la Universidad de Arizona muestran que el H2S pudo también atacar a la capa de ozono, un escudo atmosférico que protege la vida de la radiación ultravioleta del Sol. La evidencia de que tal ruptura de la capa de ozono ocurrió a finales del Pérmico, existe en esporas fósiles de Groenlandia, los cuales muestran deformaciones que se sabe son producto de prolongada exposición a altos niveles UV. Hoy podemos ver que debajo de los agujeros de la capa de ozono, especialmente en la Antártida, la biomasa del fitoplancton decrece rápidamente. Y si se destruye la base de la cadena alimenticia, no pasará mucho tiempo para que los organismos superiores se encuentren en aprietos también.

Kump y Arthur estiman que la cantidad de gas H2S que ingresó a la atmósfera a fines del Pérmico desde los océanos fue más de 2 000 veces la pequeña cantidad que actualmente expulsan los volcanes. Suficiente gas tóxico pudo haber penetrado la atmósfera como para matar tanto a las plantas como a los animales –particularmente porque la toxicidad del H2S se incrementa con la temperatura, y varias de las grandes y pequeñas extinciones en masa ocurrieron durante los cortos intervalos de calentamiento global, esto es, donde la antigua actividad volcánica pudo haber llegado.

Se sabe que en la época de las múltiples extinciones en masa, los grandes eventos volcánicos arrojaron miles de kilómetros cuadrados de lava sobre la tierra y sobre el lecho marino. Un subproducto de tan tremenda actividad volcánica pudo haber sido el ingreso a la atmósfera de enormes volúmenes de dióxido de Carbono y metano; lo cual pudo causar un rápido calentamiento global. Durante los tardíos Pérmico y Triásico, así como en el Jurásico temprano, el Cretácico medio y el Paleoceno tardío, entre otros periodos, los registros de isótopos de Carbono confirman que las concentraciones de CO2 se dispararon a las nubes inmediatamente antes de que comenzaran las extinciones y permanecieron altos por, desde cientos de miles hasta unos pocos millones de años.

Pero el factor más crítico parece haber sido el océano. El calentamiento hace más difícil que el agua absorba oxígeno de la atmósfera, entonces, si el vulcanismo elevó el CO2 y disminuyó la cantidad de oxígeno en la atmósfera, y el calentamiento global hizo más difícil para el oxígeno remanente penetrar a los océanos, las condiciones pudieron haberse vuelto favorables para que las bacterias anaeróbicas de las profundidades generaran desbordamientos masivos de H2S. La vida basada en oxígeno del océano pudo haber sido exitosa y más fuerte, mientras las bacterias fotosintéticas verdes y moradas consumidoras de H2S fueron capaces de prosperar en el océano anóxico. Tan pronto el gas H2S impactó a las criaturas terrestres y erosionó el escudo protector del planeta, virtualmente ninguna forma de vida sobre la tierra estuvo segura.

La hipótesis de Kump del asesino planetario enlaza a las extinciones marinas y terrestres del final del Pérmico y explica cómo el vulcanismo y el incremento en CO2 pudieron haber disparado a ambas. También resuelve los extraños hallazgos de azufre en todas las ubicaciones de fines del Pérmico. Un océano y atmósfera contaminados pudieron influir en la muy lenta recuperación de la vida después de las extinciones en masa.

Finalmente, la secuencia de eventos propuesta no sólo pertenece al Pérmico. Una extinción menor al final del Paleoceno, hace 54 millones de años fue ya –recientemente- atribuida a un intervalo de anoxia oceánica como disparador de un calentamiento global de corta duración. Los biomarcadores y la evidencia biológica de océanos anóxicos sugieren que es también lo que pudo haber ocurrido al final del Triásico, en el Cretácico medio y en el Devónico tardío, posiblemente haciendo de las extinciones por tan extremo efecto invernadero, un fenómeno recurrente en la historia de la Tierra.

Más problemática, sin embargo, es la cuestión de si nuestras especies tienen algo que temer de estos mecanismos en el futuro: si ya sucedió ¿puede suceder en el futuro? Aunque las estimaciones de las tasas a las cuales el dióxido de Carbono ingresó a la atmósfera durante cada una de las antiguas extinciones son todavía inciertas, sí se conocen los máximos niveles a los cuales ocurrieron las muertes masivas. La así llamada extinción térmica al final del Paleoceno comenzó cuando el CO2 estaba justo debajo de 1 000 partes por millón (ppm). Al final del Triásico, el CO2 estaba justo arriba de 1 000 ppm. Hoy, con el CO2 en alrededor de 385 ppm, parece que estamos a salvo. Pero con el Carbono atmosférico elevándose a una tasa anual de 2 ppm, y con expectativas de incrementarse a 3 ppm, los niveles podrían acercarse a 900 ppm hacia fines del próximo siglo, y las condiciones que atraen los inicios de una anoxia oceánica, pueden ya estar ocurriendo. ¿Qué tan pronto podría ocurrir una nueva extinción de invernadero? Es algo que nuestra sociedad nunca sabrá.

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PETER D. WARD es profesor en el departamento de Biología de la Universidad de Washington y su departamento de ciencias de la Tierra y el espacio, donde hace investigación en los dos ámbitos. Su investigación terrestre se centra en las extinciones en masa, así como en la evolución y final extinción de los animales marinos similares a los nautilus, conocidos como amonitas, a los cuales describe en su primer artículo para Scientific American en octubre de 1983. Ward también aplica principios selectos de los estudios de las primeras formas de vida en la Tierra en las investigaciones que el Instituto de Astrobiología de la NASA hace de potenciales hábitat para la vida en otras partes. Analizó tales ambientes en un artículo de Scientific American en octubre de 2001 “Refugios para la Vida en un Universo Hostil”, escrita junto con Guillermo González y Donald Brownlee, así como en un popular libro en co-autoría con Brownlee, La Rara Tierra: Porqué la Vida Superior es tan Poco Común en el Universo (Springer, 2000)

El doctor Carl Pilcher, Cientí­fico en jefe de Astrobiología en los cuarteles generales de la NASA en Washington, ha sido nombrado director del Instituto de Astrobiologí­a de la NASA (NAI), con sede en el Centro de Investigación NASA Ames en Moffett Field, California. El nombramiento será efectivo el 18 de septiembre de 2006.

Pilcher sucede al doctor Bruce Runnegar, quien sirvió como tercer director del NAI desde el 2003 hasta el año en curso. Runnegar volverá en septiembre a la institución de la que salió, la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA).

George Wetherill, del Departamento de Magnetismo Terrestre de la Institución Carnegie.

George Wetherill, científico de la Institución Carnegie, teorizador de modelos sobre la formación planetaria y premiado con la Medalla Nacional de las Ciencias en 1977, murió de un fallo cardíaco el 19 de Julio de 2006 en su residencia de Washington D.C. Con sus modelos, Wetherill revolucionó nuestro entendimiento de cómo se formaron el sistema solar y sus planetas.

El estudio proporcionará pistas sobre hábitats potenciales en Marte y en los satélites helados del espacio exterior.

Universidad de Hawai en Manoa
Contacto: Eric Gaidos, (808) 956-7897
Escuela de Ciencia y Tecnología Oceánica y Terrestre

Un nuevo especial científico de P2K ( ©2006 GHSP )
hecho posible, en parte, gracias al apoyo del Directorio de Misiones Científicas de la NASA

Por: David Morrison
Científico Senior del NAI
24 de Enero de 2006

La información directa referente a los primeros 500 millones de años de la historia de la Tierra – la Era Hadeana – es muy limitada, ya que prácticamente ninguna roca de la corteza de esa época ha sobrevivido. Sabemos que la Tierra colisionaba mucho más frecuentemente de lo que lo hace ahora con asteroides y cometas, como lo testifican las muy craterizadas tierras altas de la Luna. Los astrónomos también nos dicen que el Sol era aproximadamente un 30 por ciento más débil entonces, por lo que la tierra debió haber sido fría, a menos que hubiera un intenso efecto invernadero que atrapase el calor del Sol e hiciese aumentar las temperaturas de la superficie por encima del punto de congelación. También es de especial interés el hecho aparente de que la vida se originó en la Tierra o bien durante o bien poco después de la Era Hadeana.

La misión Stardust (Polvo de Estrellas) se acerca a la Tierra después de un viaje de ida y vuelta de cuatro mil millones de kilómetros para traer muestras de polvo cometario. Espectadores en California, Oregón y Nevada tienen la oportunidad de observar la candente entrada de la cápsula de retorno en la atmósfera de la Tierra en la madrugada del domingo 15 de enero (aproximadamente a las 2 a.m. hora estándar del Pacífico, 3 a.m. hora estándar de la montaña).

La NASA completó un exitoso año 2005 de hitos y descubrimientos mientras se dispone a implementar la Visión para la Exploración del Espacio, un programa a largo plazo para enviar otra vez astronautas a la luna con el objeto de preparar viajes a Marte y otros destinos del sistema solar. El año recién terminado incluyó la reedición de los vuelos del transbordador espacial, el anuncio de los planes para la próxima generación de astronaves americanas y numerosos hitos científicos.

Por Bjorn Carey
18 Octubre de 2005

La idea de que los cometas y asteroides sembraron una Tierra primitiva con los materiales para crear vida ha cobrado fuerza desde que, según recientes observaciones, algunos de esos ladrillos flotan por todo el cosmos. Los científicos, explorando una galaxia a 12 millones de años luz con el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, detectaron abundantes cantidades de nitrógeno contenido en hidrocarburos aromáticos policíclicos (polycyclic aromatic hydrocarbons - PANHs), moléculas comunes a todas las formas de vida conocidas.

Washington, DC. “Probamos el equipo que estamos desarrollando para buscar vida en Marte y descubrimos un rara y compleja comunidad microbiana viviendo en los respiraderos de hielo azul dentro de un volcán congelado', comentó Hans E.F. Amundsen de Física de los Procesos Geológicos (PGP por sus siglas en inglés) de la Universidad de Oslo, Noruega, y director del equipo internacional AMASE. AMASE (Arctic Mars Analog Svalbard Expedition) está diseñando dispositivos y técnicas para encontrar vida en Marte.

La astrobiología está empezando a ser una parte del currículo de las universidades británicas. Durante varios años se ha impartido un curso introductorio (basado, sobre todo, en textos escritos) en la Universidad Abierta, y hace poco la Universidad de Glamorgan ha introducido una especialización en esta área.

Publicado: 14 de Agosto de 2005, 12:01 AM

Tengo una gran idea. Para mejorar la capacidad académica de nuestros niños, vamos a enseñarles que la Tierra es plana.

Y vamos a ser serios con ello – realmente intentemos convencerles de que la Tierra es tan plana como una tortilla, y de que todas esas leyes de la física e imágenes desde el espacio mostrando una Tierra redonda han sido malinterpretadas por esos arrogantes científicos.

Para conseguir de verdad el objetivo, digamos también a nuestros chicos que cientos de científicos y de políticos apoyan la visión de que el mundo es plano -- ¡incluso nuestro presidente!.

Agosto 29, 2005


Excavando en el Suelo de Marte
Por: David Morrison
Científico Senior del NAI

Este reporte está basado en el artículo “El Enigma del Suelo Marciano” de Amos Banin del Equipo NAI del Instituto SETI, publicado en la revista Science

¿Qué es un suelo? Sobre la Tierra, este término se refiere la capa superior de material fino y erosionado que puede haber sido modificado por efectos atmosféricos, hidrolíticos y bióticos. Debido a que el suelo terrestre contiene carbono orgánico y a que ha sido producido al menos parcialmente por la actividad de microbios del suelo, se ha alegado que este término no debe usarse para Marte. Sin embargo, el concepto se suelo sigue siendo valioso. El equipo científico de MER considera al suelo marciano como “cualquier material suelto, no consolidado” en contraposición a las rocas. En Marte, tal y como pasa en el Tierra, los atributos más importantes del suelo son que está roto y modificado químicamente por la erosión.

Por Leonard David
Escritor Espacial Senior
enviado: 09 Agosto 2005
03:28 am ET

PARQUE NACIONAL YELLOWSTONE, Wyoming – Hogar del escupidor geiser Old Faithful (Viejo Fiel), el Parque Nacional Yellowstone también podría ser un análogo de acontecimientos en vastos mundos como Marte.

Este extenso parque nacional está localizado mayormente en el Estado de Wyoming, pero también llega hasta Montana e Idaho. Como primer parque nacional en el mundo, Yellowstone es literalmente una zona caliente para geólogos y biólogos – una manera de investigar sobre la complejidad de la vida antigua aquí en la Tierra y sobre posibles conexiones a nichos para la vida en Marte.

Por: David Morrison
Científico Senior del NAI

Este artículo está basado en una comunicación a la prensa por parte de JPL/NASA del día 28 de Julio del 2005, donde se informa que el Telescopio Espacial Spitzer ha encontrado los ingredientes para la generación de vida hasta tiempos remotos de cuando el universo aún era muy joven.

El conocimiento de las comunidades microbianas puede darnos las claves de cómo la vida modeló la Tierra hace miles de millones de años – y puede ayudarnos a encontrar señales de vida en otros planetas.

Muchos asistentes sintieron que la astrobiología había llegado a su mayoría de edad. El Instituto de Astrobiología de la NASA (NAI – NASA Astrobiology Institute) celebró su cuarta reunión bienal en Boulder, Colorado, del 10 al 14 de Abril.