Lo que la búsqueda de extraterrestres puede aprender de la vida en la Tierra
El Universo es un lugar grande y diverso. Los planetas y lunas que hemos observado hasta ahora han mostrado una variedad asombrosa, desde bolas de nieve congeladas hasta paisajes infernales volcánicos, desde gigantes gaseosos hasta pequeñas lunas. Dada la diversidad de cuerpos planetarios, se podría razonar que si la vida es abundante en el Universo, también puede ser extraordinariamente variada. Aún así, la única vida de la que sabemos algo es la vida que tenemos aquí en la Tierra.
Con solo los seres de un planeta para informar nuestra comprensión de la vida misma, ¿los humanos tienen una capacidad limitada para buscar e identificar seres vivos que podrían ser totalmente diferentes de la vida que conocemos? Puede pensar que sí, pero la astrobiología, el estudio interdisciplinario de la vida en el Universo, puede aprender mucho de la vida que vemos en la Tierra.
¿Qué estamos buscando?
En la búsqueda de la vida, el primer paso es saber lo que se busca, o al menos lo que hace. Esto no es tan fácil como podrías pensar. Los biólogos han identificado cosas que las formas de vida en la Tierra tienen en común, incluida la estructura ordenada, las reacciones a los estímulos, el metabolismo de los nutrientes en energía, la capacidad de crecimiento, la capacidad de reproducirse y evolucionar, y otros, pero esta lista no encaja a la perfección. unir todos los seres vivos o excluir todo lo que consideramos inanimado. El fuego transforma la energía, por ejemplo, y los cristales tienen una estructura ordenada y pueden crecer. Algunos seres vivos crecen demasiado lento para medir, o pasan por períodos de inactividad en los que dejan de metabolizar o reaccionar a los estímulos por completo. Entonces, incluso saber qué criterios se deben cumplir para que una cosa se considere viva es complicado, aunque los científicos se han esforzado porestablecer algunas normas .
Debido a que la definición de vida es difícil de precisar, tampoco tenemos un conjunto perfecto de criterios para detectar vida extraterrestre. En una entrevista con Planetary Radio , Britney Schmidt, profesora asociada de Astronomía, Ciencias de la Tierra y Atmosféricas en la Universidad de Cornell, discutió este desafío: “¿Cómo estamos todos de acuerdo cuando se ha encontrado algo o se ha logrado algo?… Si le preguntas a un biólogo o a un químico o a un científico planetario, es posible que obtengas una respuesta diferente”.
Los componentes básicos de la vida son más universales (al menos, universales para los terrícolas). Los compuestos de carbono forman la base de la química de la vida; El ADN y el ARN transportan y replican información genética; los aminoácidos forman las proteínas que intervienen en casi todos los procesos biológicos; Se requieren fuentes de energía como la luz solar o la glucosa. Entonces, cuando buscan lugares en el Universo donde podría existir vida, los astrobiólogos buscan la presencia de estos componentes. Pero una vez más, no es tan simple; la vida extraterrestre podría tener una química totalmente diferente, y los astrobiólogos han propuesto posibles alternativas para cada uno de estos componentes básicos.
En conjunto, es difícil precisar qué buscar exactamente en la búsqueda de vida en otro mundo. Los seres vivos en la Tierra desafían cualquier definición unificadora, e incluso si la vida tal como la conocemos se definiera fácilmente, no necesariamente describiría la vida que encontraríamos en otros lugares. Pero con todas esas advertencias establecidas, la búsqueda de vida debe continuar. Y dada nuestra comprensión de los mundos de nuestro Sistema Solar y más allá, los astrobiólogos tienen algunas ideas sobre lo que podríamos querer buscar.
¿Dónde estamos buscando vida más allá de la Tierra?
Los científicos aún no están completamente seguros de cómo comenzó la vida en la Tierra. La teoría predominante es que hace 3500 a 4000 millones de años, los compuestos simples se unieron para formar otros más complejos, incluidos los aminoácidos y los azúcares. Estos luego se combinaron gradualmente para formar moléculas aún más complejas, incluido el ARN, la primera molécula capaz de copiarse a sí misma. A través de la autorreplicación y la mutación, el ARN evolucionó gradualmente para volverse más complejo y finalmente dio lugar a los primeros organismos simples unicelulares: los primeros seres vivos.
Dónde sucedió esto es tema de debate, pero el lugar más probable para el surgimiento de la vida son los océanos de nuestro planeta. El calor de los respiraderos hidrotermales en el fondo del mar podría haber proporcionado la energía necesaria para desencadenar los primeros procesos metabólicos, convirtiendo los ingredientes no vivos en seres vivos. Y, de hecho, la investigación genética ha sugerido que el último ancestro universal común de toda la vida en la Tierra fue un termófilo, lo que significa que prosperó en ambientes cálidos. Y algunas de las evidencias físicas más antiguas de vida que tenemos consisten en microorganismos fosilizados que vivieron en respiraderos hidrotermales hace unos cuatro mil millones de años, poco después de que se formaran los océanos.
Entonces, no sorprende que cuando los científicos planetarios descubren océanos que pueden tener respiraderos hidrotermales en otros mundos, los astrobiólogos presten atención. Los planetas y lunas que tienen las mismas condiciones que llevaron al surgimiento de la vida en la Tierra merecen ser explorados en caso de que ese mismo proceso haya ocurrido allí. Europa , la luna de Júpiter, y Encelado , la luna de Saturno, tienen océanos subterráneos que pueden entrar en contacto con respiraderos hidrotermales en lechos marinos rocosos, quizás cocinas ideales para cocinar vida.
El agua líquida en sí misma es otro criterio importante en la búsqueda de mundos potencialmente habitables. Aunque teóricamente es posible un disolvente alternativo, todas las formas de vida que se sabe que existen tienen una cosa en común: la dependencia del agua líquida. El agua es el disolvente de la vida, lo que significa que se utiliza para disolver sustancias y transportarlas dentro y fuera de las células. Así es como convertimos los alimentos en energía y nos deshacemos de los desechos en nuestros sistemas, entre otras funciones que sustentan la vida. Debido a que el agua es una de las únicas cosas que todas las formas de vida en la Tierra tienen en común, cuando buscamos vida más allá de nuestro planeta, nos enfocamos en lugares donde hay agua líquida. Esta es la interdisciplinariedad de la astrobiología. Al estudiar tanto los fundamentos de la biología como los mundos de nuestro Sistema Solar, podemos enfocar nuestra búsqueda de vida extraterrestre en los lugares más prometedores.
Durante mucho tiempo, se pensó que la Tierra era el único mundo del Sistema Solar con agua líquida, pero a medida que las misiones científicas planetarias exploran más planetas y lunas, continuamos encontrándola en más lugares. Aunque la Tierra sigue siendo el único mundo local con agua líquida sostenida en su superficie, varias lunas heladas de los planetas exteriores tienen océanos de agua bajo la superficie, y hay alguna evidencia de que también pueden existir pequeñas cantidades en Marte .
Análogos terrenales para mundos alienígenas
Antes de enviar una misión a otro mundo para buscar vida extraterrestre, vale la pena hacer un poco de trabajo preliminar aquí en la Tierra.
Aunque ningún lugar en la Tierra es idéntico al entorno de otro planeta o luna, hay lugares donde las condiciones son análogas, lo suficientemente similares en ciertos aspectos como para que valga la pena estudiarlas. Partes de la Antártida, por ejemplo, son frías, secas y barridas por el viento de manera similar a la superficie marciana . El lago Mono en California tiene aguas altamente alcalinas y saladas, que pueden ser similares a los océanos subterráneos de la luna Encelado de Saturno. Dallol es una región volcánica en Etiopía con manantiales de azufre y temperaturas abrasadoras, similares en formas a la superficie de Venus .
Los científicos estudian estos y otros planetas análogos para aprender más sobre lo que es posible en las condiciones que creemos que existen en otros mundos. Y debido a que la vida es abundante en todas partes de la Tierra, podemos estudiar las formas de vida particulares que viven en estos entornos análogos para tener una idea de cómo podría funcionar la vida en su propio hogar extraterrestre.
¿Qué tipo de extraterrestres estamos buscando? (Spoiler: pueden ser más pequeños de lo que imaginas)
Durante los primeros tres mil millones de años de existencia de la vida en la Tierra, todo fue microscópico. Hasta el día de hoy, los microbios aún constituyen una gran parte de la biomasa de la Tierra. Un estudio de 2018 publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences estimó que la masa total de todas las bacterias en la Tierra es probablemente 35 veces mayor que la masa total de todos los animales.
Debido a que representan una etapa temprana y duradera en la evolución de la vida, los microbios son el tipo de organismo más probable que encontraríamos en otros mundos. Dentro de nuestro propio Sistema Solar, podemos estar bastante seguros de que no hay formas de vida a gran escala viviendo en las superficies planetarias; ya las habríamos visto. Entonces, la búsqueda de vida dentro de nuestro vecindario cósmico se centra en la búsqueda de extraterrestres microscópicos.
La vida microbiana también parece la más adaptable a las condiciones que vemos en otros mundos. En los ambientes extremos y aparentemente inhóspitos de los análogos planetarios, las formas de vida que prosperan son los microbios. Oportunamente, estos organismos se denominan extremófilos, amantes de lo extremo. Son formas de vida microscópicas que se han adaptado para sobrevivir y prosperar en condiciones que matarían a la mayoría de las demás criaturas. Se han encontrado extremófilos que pueden sobrevivir a temperaturas muy altas y muy bajas, altos niveles de radiación, presión intensa y salinidad o acidez extremas. Quizás el extremófilo más famoso sea el tardígrado, un animal microscópico también conocido como “oso de agua” que ha demostrado ser capaz de sobrevivir en el vacío del espacio. “En este punto”, dice Lexi Mollica,
La existencia de extremófilos nos muestra que la vida es capaz de sobrevivir en las duras condiciones que existen en otros mundos. Y al estudiarlos, los astrobiólogos pueden aprender más sobre qué tipos de formas de vida podríamos estar buscando cuando exploramos estos lugares alienígenas. Mollica, por ejemplo, estudia a los criófilos, microorganismos que prosperan en las temperaturas bajo cero del permafrost del Ártico. Debido a que hay una capa de permafrost debajo de gran parte de la superficie de Marte, aprender sobre estos criófilos podría informar nuestros esfuerzos para detectar vida marciana. “La comprensión de las adaptaciones que los microbios utilizan para existir en estos ambientes fríos se puede aplicar a muchos más lugares”, dice, incluidas las lunas heladas del Sistema Solar.
¿Cómo buscamos signos de vida?
Aunque los microbios son demasiado pequeños para verlos a simple vista o con las cámaras de las naves espaciales, su presencia puede detectarse indirectamente. “Los microbios se ven muy afectados por el medio ambiente y, a la inversa, también tienen un gran impacto en el medio ambiente que los rodea”, dice Mollica, “La evolución de los microbios en la Tierra cambió por completo el planeta”. Un ejemplo: microbios agregando oxígeno a la atmósfera. Características como mucho oxígeno en una atmósfera son firmas biológicas potenciales, indicadores de que podrían estar ocurriendo procesos vivos.
Aunque sería fantástico encontrar firmas biológicas en rocas o agua , es más probable que las detectemos en las atmósferas planetarias, si es que las encontramos. Los telescopios en la Tierra y en el espacio pueden medir la composición de la atmósfera de un mundo desde una gran distancia, buscando evidencia de gases como el oxígeno que normalmente no son producidos solo por procesos geológicos. El Telescopio Espacial James Webb puede incluso ser capaz de detectar firmas biológicas en las atmósferas de los planetas en órbita alrededor de estrellas distantes .
Sin embargo, incluso las firmas biológicas establecidas no son un indicador garantizado de vida. Las moléculas que la vida en la Tierra pone en la atmósfera podrían generarse en otros mundos mediante procesos geológicos que aún no comprendemos. Este es otro ejemplo de la maravillosa interdisciplinariedad de la astrobiología; los geólogos planetarios tienen tanto que aportar como los microbiólogos.
Escuchando extraterrestres inteligentes
Más allá de la búsqueda de signos biológicos de vida extraterrestre (probablemente microbiana), también buscamos signos de actividad tecnológica de seres extraterrestres. Este campo de estudio, llamado SETI ( Búsqueda de inteligencia extraterrestre ), se basa en la idea de que si hay seres extraterrestres inteligentes que han desarrollado tecnologías de comunicación remota, podríamos detectar las señales que envían, tal vez incluso recogiendo mensajes que han enviado en nuestra dirección a propósito.
SETI, como la astrobiología, se basa en lo que vemos aquí en la Tierra. Las firmas tecnológicas que buscamos (signos tecnológicos de vida) se basan en las que creamos: por ejemplo, las luces artificiales visibles en el lado nocturno de la Tierra, los contaminantes industriales en nuestra atmósfera y la radiación electromagnética que usamos para comunicarnos. Si tuviéramos que detectar una señal de radio proveniente de un mundo distante, esto podría ser un signo de vida menos ambiguo que, digamos, la presencia de una molécula en una atmósfera.
La búsqueda no ha hecho más que empezar
La humanidad todavía está aprendiendo a buscar vida más allá de la Tierra, y hemos tenido algunos falsos positivos. En 1976, los dos módulos de aterrizaje Viking de la NASA realizaron experimentos con suelo marciano e informaron signos de metabolismo activo, lo que sugiere que había organismos vivos que convertían los nutrientes en energía. Esos resultados han sido cuestionados desde entonces. En 1996, un grupo de científicos que estudiaba un meteorito marciano que había caído a la Tierra encontró estructuras que parecían fósiles microscópicos de bacterias , lo que provocó una gran expectación en las comunidades científicas y el público en general. Esto también resultó ser incorrecto, aunque las estructuras en sí siguen siendo de interés científico. Y más recientemente, en 2020, los investigadores anunciaron la detección de fosfina- una biofirma atmosférica potencial – en las nubes de Venus, lo que podría indicar la presencia de vida microscópica. Una vez más, estudios posteriores han cuestionado seriamente esta afirmación.
Cada una de estas decepciones fue productiva, al final. Ocurrieron debido a cosas que no sabíamos que éramos ignorantes, dice Schmidt. “Así que nos enteramos de eso. Hay mucho valor allí”.
Nuestra comprensión de la asombrosa diversidad de la vida en la Tierra también aumenta todo el tiempo, a medida que desarrollamos herramientas científicas nuevas y mejoradas. “Estamos ampliando nuestra comprensión de la microbiología con el creciente campo de la bioinformática y la secuenciación”, dice Mollica. “El 99% de los microbios de la Tierra no se pueden cultivar, lo que significa que no se pueden cultivar en un laboratorio. Ahora podemos tomar muestras y extraer ADN o ARN y secuenciarlo para comprender cómo pueden crecer esos microbios en estos entornos extremos. Y estamos aprendiendo más sobre bioinformática todos los días. El campo está evolucionando rápidamente”.
Más que la búsqueda de la vida
Debido a que la astrobiología implica aplicar todo tipo de otras investigaciones (química, microbiología, ciencia planetaria y mucho más) al esfuerzo por encontrar vida más allá de la Tierra, esa investigación siempre tiene un valor inherente por derecho propio. “Tratar de entender la vida tal como la conocemos es tan importante como encontrar vida en otro lugar”, dice Mollica. “La vida extrema en la Tierra es genial por derecho propio”. E incluso cuando los posibles descubrimientos astrobiológicos decepcionan, aún estamos aumentando nuestra comprensión de nuestro Sistema Solar, “y eso nunca es realmente decepcionante”.
La investigación de Mollica con criófilos del Ártico también nos ayuda a comprender cómo los microorganismos se están adaptando al clima cambiante de la Tierra. Schmidt, cuya investigación a menudo la lleva a la Antártida, que está cambiando rápidamente debido al aumento de las temperaturas, expresó el mismo sentimiento: “Cualquier cosa que pueda hacer para ayudar a descubrir cómo hacer de este lugar un lugar mejor mientras tratamos de comprender otros planetas, eso realmente resuena conmigo… La preservación de nuestro medio ambiente y nuestros ecosistemas y responder al cambio muy real que está ocurriendo como consecuencia de nuestras propias acciones es una parte muy importante de esto”.
En muchos sentidos, la exploración y la ciencia espacial consisten en aprender más sobre nosotros mismos y nuestro propio planeta. ¿De dónde vinimos? ¿Estamos solos? ¿Y cuál es nuestro futuro en este planeta? En última instancia, el estudio de la vida en la Tierra y la búsqueda de vida más allá tienen cosas que aprender unos de otros.