Nitrógeno biológicamente útil en Marte

‘Autorretrato’ de Curiosity creado con fotos obtenidas en febrero y mayo de 2013. Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

Utilizando el conjunto de instrumentos SAM (Sample Analysis at Mars) a bordo del rover Curiosity de NASA, un equipo ha llevado a cabo la primera detección de nitrógeno en la superficie de Marte liberado durante el calentamiento de sedimentos marcianos.

El nitrógeno fue detectado en forma de óxido de nitrógeno (un átomo de oxígeno unido a uno de nitrógeno), y podría ser liberado por la descomposición de nitratos durante el calentamiento. Los nitratos son una clase de moléculas que contienen nitrógeno en una forma que puede ser usada por los organismos vivos. El descubrimiento se añade a la evidencia de que el Marte antiguo fue habitable.

El nitrógeno es esencial para todas las formas de vida, dado que es usado en los bloques básicos de moléculas más grandes como el ADN y ARN, las que codifican las instrucciones genéticas de la vida, y las proteínas que son usadas para construir estructuras como el pelo y las uñas, y para acelerar o regular las reacciones químicas.

Sin embargo, en la Tierra y Marte, el nitrógeno atmosférico está presente como nitrógeno gaseoso (N₂); dos átomos de nitrógeno unidos con tanta fuerza que no reaccionan fácilmente con otras moléculas. Los átomos de nitrógeno tienen que ser separados o “fijados” de tal manera que puedan participar en las reacciones químicas necesarias para la vida. En la Tierra, ciertos organismos son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico y este proceso es crucial para la actividad metabólica. Sin embargo, cantidades más pequeñas de nitrógeno también son fijadas por eventos energéticos como los rayos.

El nitrato (NO₃) –un átomo de nitrógeno unido a tres átomos de oxígeno– es una fuente de nitrógeno fijado. Una molécula de nitrato puede unirse con varios otros átomos y moléculas.

No hay evidencia que sugiera que las moléculas nitrógeno fijadas encontradas por el equipo fueran creadas por vida. La superficie de Marte es inhóspita para las formas de vida que conocemos. En su lugar, el equipo piensa que los nitratos son antiguos, y probablemente originados por procesos no biológicos como impactos de meteoritos y rayos en el pasado lejano de Marte.

Características parecidas a lechos de ríos secos y el descubrimiento de minerales que se forman solo en la presencia de agua líquida sugieren que Marte fue más acogedor en el pasado lejano. El equipo de Curiosity ha hallado evidencia de que otros ingredientes necesarios para la vida, tales como agua líquida y materia orgánica, estuvieron presentes en el cráter Gale de Marte hace miles de millones de años.

“El hallazgo de una forma de nitrógeno bioquímicamente accesible es más apoyo para la habitabilidad del antiguo ambiente marciano del cráter Gale”, dijo Jennifer Stern del Centro de Vuelo Espacial Goddard de NASA, autora principal del paper acerca de esta investigación.

El equipo encontró evidencia de nitratos en muestras extraídas de la arena y del polvo transportados por el viento en el sitio conocido como Rocknest, y en las muestras taladradas en la lutita de los sitios John Klein y Cumberland en Yellowknife Bay. Dado que la muestra de Rocknest es una combinación de polvo transportado por el viento desde regiones distantes de Marte y materiales más locales, es probable que los nitratos se encuentren extendidos en Marte, según Stern. Los resultados dan cuenta del equivalente de hasta 1.100 partes por millón de nitratos en el suelo marciano en los sitios perforados. El equipo piensa que la lutita en Yellowknife Bay se formó a partir del sedimento depositado en el fondo de un lago. Anteriormente, el equipo del rover halló evidencia de un antiguo ambiente habitable: agua dulce, elementos químicos clave necesarios para la vida tales como el carbono, y fuentes potenciales de energía para que organismos simples pudieran realizar metabolismo.

Primero las muestras fueron calentadas para liberar moléculas en el suelo marciano, luego las porciones de los gases liberados fueron enviados a los instrumentos de SAM para ser analizados. Varios compuestos que contienen nitrógeno fueron identificados con dos instrumentos: un espectrómetro de masas que usa campos eléctricos para identificar moléculas mediante sus masas distintivas, y un cromatógrafo de gas que separa las moléculas basado en el tiempo que les toma viajar a través de un pequeño tubo capilar de cristal; ciertas moléculas interactúan con los lados del tubo más fácilmente y por lo tanto viajan más lentamente.

Junto con otros compuestos de nitrógeno, los instrumentos detectaron óxido de nitrógeno (NO) en muestras de los tres sitios. Dado que el nitrato es un átomo de nitrógeno unido a tres átomos de oxígeno, el equipo piensa que la mayor parte del NO procede probablemente de la descomposición de nitrato cuando las muestras fueron calentadas para ser analizadas. Ciertos compuestos en el instrumento SAM también pueden liberar nitrógeno cuando las muestras son calentadas; sin embargo, la cantidad de NO encontrada es más de dos veces la que podría ser producida por SAM en el escenario más extremo y poco realista, según Stern. Esto lleva al equipo a pensar que los nitratos están realmente presentes en Marte, y las estimaciones de abundancia informadas han sido ajustadas para reflejar esta potencial fuente adicional.

“Los científicos han pensado durante mucho tiempo que los nitratos serían producidos en Marte por la energía liberada en los impactos de meteoritos, y las cantidades que encontramos concuerdan bien con las estimaciones de este proceso”, dijo Stern.

El estudio “Evidence for indigenous nitrogen in sedimentary and aeolian deposits from the Curiosity rover investigations at Gale crater, Mars” fue publicado en línea el 23 de marzo de 2015 por Proceedings of the National Academy of Science.

Fuente: JPL