domingo, 24 de noviembre de 2013

Capítulo XIV: La vida en el universo.

Capítulo XIV: La vida en el universo.



 Muy cordiales saludos gentiles lectores. Aquí nos hallamos, sumergiéndonos en un nuevo capítulo y dispuestos a encararnos con un perturbador misterio que ha perseguido a la humanidad desde que tuvo consciencia de la existencia de otros mundos aparte del nuestro: ¿estamos solos en el universo? ¿puede haber otros planetas habitados por ahí, incluso con civilizaciones análogas a la nuestra? ¿y qué "pensamientos" tendrían esas criaturas? Hoy y en el siguiente capítulo vamos a acercarnos todo lo que las pruebas y la lógica nos permitan a la respuesta. Nos desalentaremos con algunos datos y teorías, nos esperanzaremos con otras y en cualquier caso le garantizo al lector que se sorprenderá con todo ello. Empecemos.

 La pregunta fundamental a responder es por supuesto la siguiente: ¿que posibilidades tiene la vida de aparecer en un planeta similar al nuestro? O es muy probable o extremadamente poco probable, pero no parece posible un punto medio ¿y por qué no? Es sencillo: o bien la vida es una propiedad emergente (1) de nuestro universo, en cuyo caso debe de ser muy común, o bien se debe al simple resultado casual de un sin número de reacciones químicas aleatorias, en cuyo caso, siendo la vida lo terriblemente compleja que sabemos que es, solo seríamos un aberrante e irrepetible resultado del más puro azar (cómo dijo el escritor y astrofísico británico Fred Hoyle, sería algo así como si un ciclón atravesase una chatarrería y por pura potra montase un Boeing 747).

 Metiendo ya las manos en harina, para comenzar a hacernos una idea de lo improbable o no que pueda ser la vida en nuestro universo, nos centraremos primero en los requisitos que tiene que reunir un planeta para que en él pueda darse el nacimiento y desarrollo de formas vivas tal y como las conocemos. En efecto, es momento de preparar la receta del planeta perfecto, ¡manos a la obra!

 Primero de todo, la órbita. No solo tiene que hallarse a la distancia justa de su estrella, sino que importa mucho cómo sea. Por ejemplo la Tierra tiene una órbita muy circular, lo cual nos garantiza que más o menos siempre estemos a la misma distancia del Sol y la temperatura no varíe de modo demasiado agresivo en su superficie. En cambio en mundos con órbitas muy elípticas las cosas no serían tan sencillas y el planeta en cuestión sufriría drásticas oscilaciones térmicas (se congelaría al alejarse de su estrella y se sobrecalentaría al acercarse).

Órbitas elípticas vrs. circulares.
 Podemos abrir más nuestra mente y pensar que en el caso de la órbita muy elíptica, a cambio de esas duras oscilaciones térmicas, se provocarían poderosas fuerzas de marea que generarían calor en el subsuelo y quién sabe si allí las condiciones óptimas para el surgimiento de vida subterránea (2). Sin embargo vamos a ser conservadores y a establecer la baja excentricidad de las órbitas (3) como un requisito indispensable para poder contar con unas condiciones climáticas benignas en la superficie de un planeta y por lo tanto existir allí la posibilidad de generar no solo vida, sino además vida compleja. Por cierto, ya que nos ponemos a pedir requisitos, tener una gran luna también vendría muy bien. Principalmente ayudaría, como en nuestro caso, a mantener estables la variaciones en la inclinación del eje planetario y a evitar de este modo crudos inviernos de años de duración como en la saga literaria de Canción de Hielo y Fuego. Así mismo se especula con que las mareas lunares pudieron ayudar a mezclar y reunir ciertos charcos repletos de compuestos químicos favorables a la génesis de la vida en la Tierra primigenia. Pero exigir además de una órbita circular una luna grande para que un planeta sea habitable quizá sea ponernos demasiado picajosos. Quedémonos pues solo con el requisito de la buena órbita para la receta de nuestro planeta perfecto y que los inviernos duren lo que tengan que durar en él.

Segundo requisito: una dinámica activa dentro del planeta.

Imagen extraída de http://www.geovirtual.cl/geologiageneral/ggcap01b.htm


 El interior de la Tierra es dinámico, en él, el núcleo exterior líquido gira en torno a un núcleo interior sólido, ambos compuestos de hierro y níquel, lo cual genera dos efectos cruciales para nosotros:

  •  La Magnetosfera. El núcleo terrestre funciona como una gigantesca dinamo que genera un campo magnético que rodea y protege al planeta del pernicioso viento solar. Hablamos de la magnetosfera. Sin su protección, habríamos seguido los pasos de Marte, con una atmósfera hecha jirones y una superficie frita por la radiación. Nuestro Sol tuvo un pico de actividad inicial más o menos breve y después se ha mantenido estable, pero los modelos apuntan a que en otras estrellas dicha actividad inicial podría ser más violenta y duradera, con lo cual la vida no tendía ninguna posibilidad sin estar protegida por una magnetosfera, y en cualquier caso sin ella nunca podría alcanzar la riqueza que tenemos aquí en la Tierra.


La magnetosfera, en azul, nos protege del viento solar, en rojo. 


  •  La tectónica de Placas. Gracias al movimiento convectivo (4) del manto, que debido a sus características plásticas se "enrosca sobre sí mismo" continuamente como si fuera una cinta transportadora, la corteza terrestre se ve arrastrada por él y se encuentra sometida a un proceso de continua renovación, con parte de ella enterrándose y fundiéndose en el propio manto en las llamadas zonas de subducción y otra siendo creada a través del material que emerge a la superficie en las dorsales. El gráfico que les copio-pego a continuación se lo aclarará, o eso espero.

  1. Imagen "copy-pasteada" de http://www.portalciencia.net/geolotec.html

  2.  Esta creación & destrucción de corteza terrestre no solo provoca el movimiento de los continentes así como volcanes, terremotos, el levantamiento de sistemas montañosos y otros fenómenos de gran interés para los amantes de la geografía, sino también el reciclaje de elementos tan fundamentales para la vida como el carbono. El carbono es un elemento esencial para la vida tal y cómo la conocemos, no se conoce ningún otro elemento químico que de el mismo juego y permita tantas combinaciones en un abanico tan amplio de condiciones como él (5). Sin embargo una parte del carbono que circula por nuestra atmósfera, hidrosfera y biosfera, termina combinándose con silicatos formando de este modo carbonatos y enterrándose en la corteza terrestre. Pero gracias a la renovación continua de esta última tal y como hemos explicado, nuestro querido carbono puede retornar de nuevo al ciclo por medio de los volcanes, de otro modo, gran parte de él se iría acumulando en las rocas sin posibilidades de reincorporación. Pero esto no solo le pasa al carbono, hay otros elementos como el fósforo o el azufre que también dependen en gran parte de la actividad geológica para reciclarse.
El Ciclo del Carbono, cortesía de la Wikipedia.


 Finalmente, recordemos como la órbita alrededor de la Galaxia del sistema estelar hogar de nuestro planeta perfecto tampoco podría ser casual. Muy cerca del centro la radiación del gran agujero negro central podría freírlo, y si el plano de su órbita no coincidiera perfectamente con el de la galaxia, el sistema estelar podría quedar fuera de la protección del campo magnético galáctico y verse expuesto al pernicioso viento intergaláctico, situación análoga a la que veíamos antes con la magnetosfera y el viento estelar. Un estudio realizado por los astrofísicos de la Universidad de Kansas Mikhail Medvedev y Adrian Melott (6) apunta a que el mentado campo magnético galáctico estaría deformado por su parte “norte” debido al rapidísimo movimiento de nuestra galaxia (a 200 kilómetros por segundo) hacia el Cúmulo de Virgo, generándose un violento “frente de choque” cerca del cual pasaría nuestro sistema solar aproximadamente cada 62 millones de años recibiendo hasta cinco veces más rayos cósmicos que de costumbre en cada sesión (los rayos cósmicos son radiación causada por diferentes fenómenos en efecto cósmicos). Estas conclusiones avalaban la teoría planteada por Richard Muller y Robert Rohde, esta vez de la Universidad de Berkeley, que han encontrado un patrón precisamente de 62 millones de años (de ahí sale esa cifra) al estudiar varios ciclos de extinciones marinas a lo largo del registro fósil. Esto nos llevaría a pensar en la existencia de una zona de habitabilidad galáctica fuera de la cual la vida tendría serias dificultades para surgir y sobrevivir.

Estimación de la órbita de nuestro sistema solar alrededor de la galaxia, dentro de la así llamada "zona de habitabilidad galáctica". Si piensan que 226 entre 62 hacen 3,6, yo también lo he pensado. Solo les diré que ignoro exactamente cual es el patrón que sigue el Sol para salirse del plano galáctico o cómo de aproximadas son las cifras que se barajan.


 Como pueden ver, los requisitos para que podamos definir a un planeta como óptimo para el surgimiento y desarrollo de vida no son pocos. Con el agravante de que la luminosidad de las estrellas varía a lo largo de su ciclo vital y la zona de habitabilidad estelar va cambiando con el tiempo (en el pasado remoto Venus estuvo en ella y Marte podría verse de alguna manera en la misma en un futuro lejano).

 A pesar de todo vamos a asumir que, dado el gran número de planetas de tamaño similar a la Tierra que se estima existen en nuestra galaxia (unos 40.000 millones grosso modo), por mera fuerza bruta del azar habrá un número significativo de ellos que reúnan toda esta pléyade de requisitos necesarios para la vida (casi tantos cómo un formulario típico de la administración).

 Dicho esto... ¿cómo de probable es que aparezca la vida dadas las condiciones adecuadas? Aquí empieza lo interesante. De salida recordemos que hay dos alternativas radicalmente encontradas. Una dice que la vida es nada menos que una monstruosidad, una broma pesada del azar tan improbable que es muy difícil que se haya repetido en el universo y menos en nuestra galaxia. La otra defiende que la vida es un imperativo cósmico: allá que se dan las condiciones adecuadas, allá que va y surge. Valoremos los argumentos usados por cada postura.

 Empezando por el enfoque optimista, se ha argumentado frecuentemente que la vida en la Tierra surgió apenas se dieron las condiciones propicias, en un margen de menos de 200 millones de años desde que cesó el Gran Bombardeo Tardío y el planeta se volvió habitable. También suele decirse que es absurdo pensar que ocupamos un lugar especial en el universo, y si las leyes físicas son iguales en todos sitios no hay motivo para que en otros lugares no haya sucedido lo mismo que aquí de plantearse similares circunstancias. 

 Bien, permítanme decir que esos argumentos son un poco flojos, mal que nos pese a todos los que anhelamos imaginar el universo rebosante de vida. En primer lugar, admitamos que las leyes físicas parecen ser las mismas en todo el universo, pero eso no quita que haya podido ser solo aquí donde se haya dado la carambola química de órdago que ha terminado llevando a nosotros.

 Además, si en efecto es tan sencillo que la vida aparezca... ¿cómo es que sólo lo ha hecho una vez en nuestro planeta? Ha podido hacerlo varias veces, por ejemplo la Vida I habría podido surgir, haber sido casi eliminada excepto en un mínimo reducto por un impacto meteórico y a continuación en otro lugar habría aparecido la Vida II, solapándose posteriormente una con la otra. Este es solo un ejemplo de las muchas maneras en las que ello podría haber ocurrido. Quizá algún lector se imagine a esa Vida I siendo aniquilada por la Vida II, pero hoy en día tenemos distintos tipos de seres vivos muy distintos que ocupan similares roles en la naturaleza y subsisten sin exterminarse unos a otros, y por otro lado, tanto uno como otro tipo de vida podrían haberse adaptado a requisitos distintos y no haber competido en absoluto. Sin embargo todos los seres vivos que se conocen comparten los suficientes genes y características en común como para poder hacerlos remontar a un solo antepasado común universal, el llamado LUCA (last universal common antecessor). Por ejemplo, el ADN usa concretamente sesenta y cuatro tripletes de nucleótidos (7) para almacenar información que luego expresa en forma de proteínas, formadas a su vez por veintiún aminoácidos cada una (8). Es decir, que tenemos 64 tripletes posibles para especificar los 21 tipos de aminoácidos necesarios para sintetizar una proteína. Las distintas combinaciones que se nos plantean suman un número ingente, sin embargo  fíjense que casualidad que toda la vida conocida solo usa unas pocas, siempre las mismas, y además los patrones que forman parecen haber nacido del azar sin seguir un orden inteligible. Así pues... ¿cómo es que contamos sólo con un LUCA del cual todos hemos heredado exactamente el mismo modo de hacer las cosas? ¿cómo es que no encontramos por ahí "vida extraña" que haga las cosas de otra manera? Lo cierto es que esa vida extraña se ha buscado, en ocasiones mediante técnicas bastante ingeniosas. Por ejemplo, la vida "estándar" usa azúcares "levógiros" y aminoácidos "dextrógiros". ¿Que significan semejantes palabros? Pues simplemente que las moléculas orgánicas complejas son asimétricas, como nuestras manos (compárenlas), y algunas tienen "el pulgar" hacia la izquierda y otras hacia la derecha. 

 Esto se conoce como quiralidad, y si descubriéramos algún tipo de vida basada en una quiralidad opuesta a la conocida, podríamos haber encontrado el resultado de una génesis alternativa a la que dio lugar a la vida estándar. También podría descubrirse vida que prospere en circunstancias demasiado extremas para la vida estándar, algo que también se ha buscado... y encontrado. Lamentablemente en todos los casos se trataba de vida estándar más especializada en la supervivencia en ambientes extremos de lo que nadie había podido imaginar. Incluso un determinado tipo de bacteria sustituyó el fósforo por arsénico de entre sus componentes vitales para poder vivir en ambientes ricos en este último elemento, usualmente letal (9). A falta de pruebas que demuestren lo contrario, hoy por hoy por lo que sabemos la vida en este planeta solo surgió una vez. Aunque...


...aunque para ser honestos hay algo más. Existen dos tipos de “entidades extrañas” en nuestro planeta que algunos han aventurado que podrían ser algún tipo de vida alternativa. Veamos.

    - Los Nanobios: Entre 20 y 150 nanómetros de tamaño, se han descubierto ciertos restos que se debate si podrían ser de origen mineral o biológico. El debate es que si fueran restos biológicos, serían mucho pero que mucho más pequeños de lo que hasta ahora se piensa que un organismo vivo pueda llegar a ser sin dejar de ser funcional, y además, junto a elementos comunes en la vida estándar como el carbono, nitrógeno u oxígeno, se han descubierto en ellos  otros más extraños (biológicamente hablando) como el silicio. Para sembrar más confusión, crecen cómodamente en placas para cultivos microbiológicos... tal vez podrían ser entidades “semi-vivas” como grandes virus o algún tipo de priones (proteínas patógenas)...

    Nanobios, sean lo que sean.


    - Las Nanobacterias: Un fenómeno similar, pero con un más que atrevido nombre propio. De nuevo estas entidades son demasiado pequeñas como para poder sostener procesos vitales conocidos en su interior, no obstante en este caso se cuentan con más pruebas acerca de su carácter biológico, aunque solo hay teorías de cómo podría ser este. Además, los restos descubiertos de nanobacterias son similares a las estructuras encontradas en el famoso meteorito marciano descubierto en la Antártida, el así denominado ALH84001, lo cual ha sido usado por algunos para sugerir su procedencia extraterrestre (aunque actualmente ello es descartado por la mayor parte de la comunidad científica). 



Restos de nanobacterias... quizá sí, quizá no. Definir estas estructuras como  causadas por seres vivos análogos a las bacterias sigue siendo demasiado atrevido.


 Por si no han tenido suficiente con nanobios y nanobacterias, resulta que de julio a septiembre de 2001, cayó en Kerala (una provincia de la India) una misteriosa lluvia roja como la sangre. Imaginen la estupefacción de la gente que contempló aquello. Al analizarse el agua, se descubrieron en ella unas enigmáticas y diminutas partículas rojas.

Partículas rojas encontradas en la lluvia de Kerala.


 A pesar de que inicialmente una comisión de investigación ordenada por el Gobierno Indio catalogó a dichas partículas como esporas de una especie de alga que habrían sido lanzadas a la atmósfera por algún tipo de fenómeno meteorológico (10), estudios posteriores revelaron que las supuestas esporas no contenían restos de ADN en su interior y eran capaces de reproducirse a 121ºC de temperatura (11)... ¿Provienen del espacio, tal vez de los restos de un cometa? ¿Son vida extraña? Lo cierto es que los últimos descubrimientos científicos han ido ampliando poco a poco lo que se sabe que la vida puede hacer. Como ya anunciábamos, toda una gama de microorganismos denominados con el nombre general de "extremófilos" nos han demostrado que la vida puede prosperar en todo tipo de condiciones que antaño consideraríamos imposibles, resistiendo altísimas o bajísimas temperaturas, ambientes de extrema acidez, elevadas dosis de radiación e incluso las capas más altas de la atmósfera (12) o el inhóspito vacío del espacio (13). Pero aún no se conoce ningún organismo capaz de vivir y reproducirse a 121ºC, así que hoy por hoy la investigación y el misterio acerca de la lluvia de Kerala continúan.

 Cerramos pues este inverosímil paréntesis concluyendo que, misterios por resolver a parte, seguimos siendo el único tipo de forma de vida sobre la Tierra.

 Otro argumento pesimista fue concebido y bautizado como El Gran Filtro por el cosmólogo Brandon Carter y posteriormente refinado por el prestigioso economista Robin Hanson. La idea es la siguiente: todo planeta tiene un periodo limitado de tiempo dentro del cual es habitable, antes de quedar destruido por las fases finales del ciclo vital de su estrella. En el caso de la Tierra y de estrellas como nuestro Sol, dicho periodo es de unos 5.000 millones de años. La vida por lo tanto debe de poder surgir dentro de esta ventana de oportunidad. Por otro lado es lógico suponer que, o bien cabe cómodamente dentro de este margen temporal, o bien necesita más tiempo y este se le queda pequeño. Lo cual desde luego parece muy improbable es que justo el tiempo medio para el surgimiento de la vida coincida exactamente con el tiempo medio de habitabilidad de un planeta típico. Así que, puesto que la vida en la Tierra tardó solo unos 200 millones de años en aparecer, ello parecería acercarnos al enfoque optimista de “cuanto antes puede la vida aparece”. Pero no tan rápido. Nosotros somos una raza inteligente que puede permitirse divagar sobre estas cuestiones, y hemos tardado casi 4.000 millones de años en evolucionar, muy cerca del límite del margen de habitabilidad de nuestro planeta. Por lo tanto, nuestra existencia condiciona lo que vemos: la vida aquí habría surgido necesariamente rápido para que hubiera habido suficiente tiempo para nuestra evolución o de lo contrario no estaríamos aquí comentando la jugada. Siendo esto así, nuestro caso no tiene porque ser considerado un ejemplo típico acerca del periodo de tiempo que tarda la vida en aparecer, simplemente seríamos un caso muy afortunado y lo seríamos por necesidad. Otra pregunta perturbadora parecida a la que anteriormente nos hemos formulado es la siguiente: ¿cómo de probable sería que el periodo de tiempo de habitabilidad de un planeta cualquiera coincida con el tiempo medio de desarrollo de una civilización tecnológica? Y de nuevo la respuesta es: muy improbable. Lo más acorde con el único ejemplo que conocemos (el nuestro) sería que de media las civilizaciones y la vida en general tarden más tiempo en surgir que lo que dura la habitabilidad de un planeta y nosotros seamos un caso atípico y justo por ello estemos como lo estamos cerca del límite (a este planeta le quedan cosa así de unos 800 millones de años más antes de torrarse). 

Como ven, mi habilidad con el Paint no ha mejorado. MDA: millones de años.


 Descorazonadora o no, la teoría del Gran Filtro nos arroja otras conclusiones aún más terribles que abordaremos en el siguiente capítulo.


 Hasta ahora nos hemos centrado en la vida, sus requisitos y sus características para tratar de dilucidar como de probable es en nuestro universo, pero hay otro enfoque para solventar la cuestión, y es por supuesto detectar vida extraterrestre. Por ahora sufrimos la limitación de nuestros medios tecnológicos. Cierto es que pronto seremos capaces de detectar las huellas de la vida en otros planetas, por ejemplo por medio de ciertas alteraciones en sus composiciones atmosféricas. La sonda Galileo ya lo hizo cuando pasó cerca de la Tierra en sus maniobras para catapultarse hacia Júpiter: detectó en nuestro planeta ciertos desequilibrios atmosféricos que solo la vida podía causar, así como señales de clorofila cubriendo gran parte de las tierras emergidas. Lo mismo podría hacerse en otros sitios. Incluso nuestros descendientes podrían algún día explorar planetas de otros sistemas estelares pipeta en mano listos para tomar muestras en busca de microbios alienígenas. Pero hay un modo más fácil de descubrir esa vida extraterrestre y responder al fin a la pregunta de si somos algo común o tan solo una fantástica e irrepetible carambola del más insensato azar. Y ese modo es recibir señales o captar signos de otras civilizaciones allende la negrura del espacio. Más dichas especulaciones y las increíbles conclusiones a las que pueden llevarnos quedan para el siguiente capítulo.


Bibliografía: 

 Durante la redacción de este capítulo apenas me he apartado de "Un Silencio Inquietante", de Paul Davies, un rigurosísimo libro sobre las posibilidades de existencia y búsqueda de vida extraterrestre que si el lector lee fijo que marcará un antes y un después en su concepción acerca muchos temas que seguro daba por supuestos. Actualmente esta editado por la editorial Crítica, con fecha de 2010 en la edición que tengo yo.


Notas y webgrafía:

1.- Hablamos de aquellas propiedades de un sistema que no son reducibles a sus componentes. La mente humana es el ejemplo mas recurrente: un montón de neuronas trabajando juntas generan algo más que un conjunto de simples impulsos electro-químicos, y desde luego que ninguna neurona en solitario es ni remotamente consciente de lo que hace. Algo similar ocurre en un hormiguero, en donde ninguna hormiga en solitario (ni siquiera la reina) tiene la más mínima capacidad organizativa. Tal vez la vida sea pues una propiedad emergente que surgiría espontáneamente a partir de las leyes físicas.  

2.- Prospecciones geológicas realizadas a grandes profundidades de hasta 1 km en la Tierra han descubierto comunidades de microorganismos que habitan allí sintetizando energía a través de reacciones químicas alimentadas por hidrógeno y que viven completamente al margen del Sol o de cualquier otro ecosistema. Es literalmente un "mundo en la sombra" que nos muestra la adaptabilidad de la vida a condiciones difícilmente imaginables, lo cual amplia las posibilidades de descubrir algún día vida v. 2.0 o exótica así como de imaginar hipotéticos ecosistemas extraterrestres. 

Fuentes:



3.- La excentricidad de una órbita mide el grado en que esta se aleja o se acerca a una circularidad completa, teniendo un círculo perfecto excentricidad 0 y la elipse más "estirada" que pudiéramos imaginar excentricidad 1. 

4.- Quizá hayan visto algo similar al observar el polvo en suspensión que asciende con el aire calentado por un radiador y luego vuelve a bajar al enfriarse. Lo mismo pasa con muchos otros fenómenos y también con el manto terrestre. Este tipo de movimiento se conoce como convección.

5.-  Hablamos de vida basada en reacciones químicas. Se ha especulado con otros tipos de vida, en base a información almacenada y evolucionada en teselaciones magnéticas de ciertos cristales o en fluctuaciones cuánticas, pero ello nos pilla conceptualmente tan lejos, que de momento mejor quedémonos en la vida orgánica (basada en el carbono) normal y moliente, que ya es por cierto bastante compleja. Por un tiempo se pensó en el silicio como bloque básico alternativo a la construcción de vida, pero a poco que se ha investigado con él se ha visto que está mucho más limitado que el carbono a la hora de generar compuestos químicos en una amplia gama de condiciones, y sobre todo disueltos en algún líquido, requisito fundamental para la catalizar (favorecer) reacciones químicas.


7.- En nuestro ADN, la adenina, guanina, timina, y citosina. Con estas 4 letras, A-G-T-C, están escritas todas las instrucciones para crear un ser humano.


8.- Los aminoácidos son los "ladrillos" que componen las proteínas, la vida conocida solo usa 21-22 de los muchos aminoácidos disponibles.






13.- Ello dió un fantástico titular a algunos periódicos: ¡Bacterias mutantes atacan la Estación Espacial Internacional! http://www.abc.es/ciencia/20130624/abci-bacterias-mutantes-atacan-estacion-201306241001.html


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