Mosaico de imágenes obtenidas por Curiosity cercanas a donde fue obtenida una muestra enriquecida con carbono-12. Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS.
Desde 2012, el rover Curiosity de la NASA ha estado trabajando en Marte, perforando rocas y analizando el suelo en un sofisticado laboratorio químico a bordo, con el objetivo de encontrar evidencia de vida. Ahora, un equipo de científicos anunció una señal intrigante, una que podría o no ser evidencia de vida pasada, pero es, al menos, sorprendentemente extraña. El equipo descubrió que el carbono atrapado en un puñado de rocas analizadas por el rover está dramáticamente enriquecido con isótopos ligeros de carbono. En la Tierra, la señal sería vista como fuerte evidencia de antigua vida microbiana.
Sin embargo, dado que esto es Marte, los investigadores son reticentes a hacer grandes afirmaciones y han trabajado arduamente para elaborar explicaciones alternativas no biológicas, incluyendo luz ultravioleta (UV) y polvo estelar. Pero esas alternativas son al menos tan poco probables como un escenario en el que microbios subterráneos emitieron el carbono enriquecido como gas metano. El equipo concluye que el estudio “aumenta la plausibilidad” de que alguna vez existieron microbios en el planeta y que aún podrían existir hoy, dice Christopher House, bioquímico de la Universidad Estatal de Pensilvania y autor principal del estudio.
Mark Harrison, científico planetario en la Universidad de California, Los Ángeles, quien no participó en el estudio, está de acuerdo en que el enriquecimiento de carbono es un indicio tentador de vida antigua, pero indica que “los autores son apropiadamente conservadores”, señalando que tales firmas son debatidas incluso en la Tierra y que las explicaciones no biológicas no pueden ser descartadas.
El nuevo estudio aprovecha algo ya conocido: la vida es relajada(lenta, floja, perezosa). El carbono existe en dos formas isotópicas estables: el carbono-12 (carbono “ligero”) que constituye la vasta mayoría del carbono, y el carbono-13 (carbono “pesado”) que posee un neutrón extra. Debido a su neutrón extra, el carbono-13 tiende a formar moléculas con enlaces levemente más fuertes. Como resultado, la vida ha desarrollado mecanismos que favorecen que el carbono-12 sea más fácil de dividir, y la mayoría de las moléculas orgánicas creadas por la vida están enriquecidas con carbono-12. El metano de los arrozales, por ejemplo, está enriquecido con carbono-12, en comparación con el metano no biológico de las fuentes hidrotermales del fondo marino.
El equipo analizó 24 muestras diferentes de roca recolectadas durante el viaje de Curiosity en el cráter Gale, que contiene rocas sedimentarias de un antiguo lago. La roca pulverizada fue calentada en el interior del rover, convirtiendo pequeñas cantidades de carbono atrapado dentro de la roca en gas metano. El gas fue analizado por un láser que reveló la composición isotópica del metano. Los resultados variaron ampliamente, pero en seis sitios la cantidad de carbono-12 a carbono-13 era de más de 70 partes por mil, más alta que un estándar de referencia en la Tierra. “Estas son señales impresionantes”, dice House. Dado que las señales más fuertes proceden de rocas en las partes superiores de las crestas y otras altura topográficas en el cráter, el equipo cree que el carbono enriquecido fue depositado de alguna manera en la atmósfera hace miles de millones de años, en lugar de ser depositado por sedimentos del lago.
La concentración de carbono ligero a niveles tan altos podría haber requerido varios pasos. Los investigadores imaginan microbios del subsuelo profundo, alimentándose del carbono ligero del magma marciano y emitiendo gas metano. (La atmósfera marciana es deficiente en carbono ligero, por lo que los investigadores lo consideran un suministro microbiano poco probable.) Por lo tanto, otros microbios en la superficie se alimentarían del metano emitido, aumentando aún más los niveles de carbono ligero, y fijándolo en el registro fósil cuando murieron.
No obstante, el rover no ha visto trazas físicas de microbios antiguos, así que los investigadores dicen que también es posible que microbios en las profundidades pudieran haber iniciado el enriquecimiento, con la luz UV impulsándolo el resto del camino. La luz ultravioleta podría haber roto las moléculas de metano microbiano, además de enriquecer su carbono ligero mientras crea subproductos como formaldehído que eventualmente se depositaría en la superficie.
Agujero realizado por Curiosity al obtener una muestra que resultó estar enriquecida con carbono-12. Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS.
O quizá el Sistema Solar joven, incluyendo el Marte temprano, pasó a través de una nube interestelar de gas y polvo, algo que se cree ocurre aproximadamente cada 100 millones de años. El carbono en este polvo es ligero, concordando con los niveles vistos por Curiosity, a juzgar por las muestras atrapadas en meteoritos. La nube podría haber bloqueado la luz solar y llevado a Marte a un enfriamiento profundo, causando una glaciación generalizada y evitando que el carbono ligero de la lluvia de polvo cósmico fuera diluido por otras fuentes de carbono. House admite que el escenario requiere una increíble coincidencia de eventos, y no hay evidencia de glaciación en el cráter Gale. Pero dice que no puede ser descartado.
Incluso algunos estudios sugieren que los rayos UV pueden generar la señal sin ayuda de la biología. La luz UV reacciona con el dióxido de carbono –que compone el 96% de la atmósfera marciana– para producir monóxido de carbono que está enriquecido con carbono-12. Yuichiro Ueno, científico planetario del Instituto Tecnológico de Tokio, dice que recientemente ha confirmado que el proceso puede ocurrir en resultados de laboratorio no publicados. “Las tasas de isótopos de carbono reportadas son exactamente lo que había esperado”, dice.
Ueno dice que el Marte temprano pudo haber tenido una atmósfera diferente, tal vez rica en hidrógeno, que reaccionó con el monóxido de carbono para formar una gran cantidad de moléculas orgánicas. Eventualmente, todas caerían desde el aire, depositando la firma detectada por Curiosity.
Todos estos escenarios se desarrollarían en el pasado antiguo. Pero Curiosity también está buscando carbono en el aire marciano actual. Ha detectado metano, pero en concentraciones demasiado bajas para que el rover mida directamente los nieles de isótopos. (Confusamente, los sensibles instrumentos de las naves en órbita no ven metano.) Si alguna vez el carbono ligero fuera detectado en una cantidad más espesa de metano, abriría una posibilidad incluso más emocionante, dice House. “Aunque estamos observando un proceso potencialmente antiguo, el metano actual podría venir de la misma biosfera sostenida hasta ahora”.
El artículo “Depleted carbon isotope compositions observed at Gale crater, Mars” fue publicado el 17 de enero de 2022 en Proceedings of the National Academy of Sciences.
Fuente: Science