La Astrobiología: El Origen de la Vida en el contexto del Universo

Para comprender el Universo tenemos que estudiar sus componentes, tenemos que saber de qué está hecho. La componente clásica del Universo, la que corresponde a materia y energía similares a lo que vemos a nuestro alrededor en galaxias, estrellas y planetas es una parte minoritaria: menos que el 5%. El resto está constituido por componentes exóticos, llamados por nuestro desconocimiento, simplemente energía y materia oscura.

Las leyes de la Física, aplicables a toda la materia y la energía, tienen sin duda un papel fundamental en la comprensión del Universo y por ello la Astrofísica ha tenido un desarrollo espectacular en los últimos tiempos a pesar de la escasez de materia como la que conocemos.

Los constituyentes básicos de la materia másica conocida son los fermiones como los “quarks” (púrpura) y “leptones” (verde). Los bosones (rojo) son “materia no-másica”, simplemente son las partículas mediadoras de las fuerzas fundamentales: El fotón para el electromagnetismo, el gluón para la fuerza nuclear fuerte, las partículas W⁺ y W^– más la Z⁰ intervienen en la fuerza nuclear débil.

                                                                  Fuerza nuclear fuerte y débil

Por otro lado, como el Universo es muy grande, las densidades medias son muy bajas y la materia se encuentra normalmente en estructuras muy simples, en forma de átomos y partículas individuales. La composición química del Universo y sus procesos son por ello también importantes para comprender su evolución, dando pie al uso más o menos extendido de astro-química.

Sin embargo, las moléculas complejas son relativamente raras y los organismos vivos muchísimo más. La parte Biológica del Universo que conocemos se reduce a nuestro propio planeta por lo que parece excesivo poder hablar de Astrobiología. Por qué tenemos que preocuparnos por una parte tan ínfima del Universo.

Ciertamente porque los seres humanos pertenecemos a esta extraña componente y, ya que no podemos reproducir en el laboratorio el paso de la química a la biología, es en el contexto del Universo (el gran Laboratorio) y su evolución en el que podemos analizar los límites y las condiciones necesarias para que emerja la vida en cualquier sitio, dando pleno sentido al uso del término como veremos a continuación.

Único lugar conocido donde la vida emergió, ahí podemos contemplar un trozo del planeta Tierra donde todos los indicios apuntan como el lugar donde está el origen de la Humanidad.

La Astrobiología es una ciencia que ha surgido en la frontera entre varias disciplinas clásicas: la Astronomía, la Biología, la Física, la Química o la Geología. Su objetivo final es comprender cómo surgió la vida en nuestro Universo, cómo se distribuye y cuál es su evolución primitiva, es decir, cómo pudo establecerse en su entorno.

En otras palabras, trata de comprender el papel de la componente biológica del Universo, conectando la astrofísica y la astro-química con la biología. Intenta para ello comprende el origen de la vida. : El paso de los procesos químicos prebióticos a los mecanismos bioquímicos y a la biología propiamente dicha.

Compuestos prebióticos en el espacio interestelar y la química prebiótica precursora de la vida

Naturalmente, en Astrobiología nos planteamos preguntas fundamentales, como la propia definición de lo que entendemos como Vida, cómo y cuándo pudo surgir en la Tierra, su existencia actual o en el pasado en otros lugares o si es un hecho fortuito o una consecuencia de las leyes de la Física. Algunas de estas cuestiones se las viene formulando la humanidad desde el principio de los tiempos, pero ahora por primera vez en la historia, los avances de las ciencias biológicas y de la exploración mediante tecnología espacial, es posible atacarlas desde un punto de vista puramente científico. Para ello, la Astrobiología centra su atención en estudiar cuáles son los procesos físicos, químicos y biológicos involucrados en la aparición de la vida y su adaptabilidad, todo ello en el contexto de la evolución y estructuración, u auto-organización, del Universo.

                    

Los fósiles más antiguos del mundo hasta nuestros días fueron microalgas, que con su actividad biológica transformaron la atmósfera del planeta. En concreto se trataba de cianobacterias, y gracias a la fotosíntesis de aquellas «pioneras», el oxígeno aumentó desde el 1% al 21% en los gases de la atmósfera, haciendo posible la evolución de la vida tal y como la conocemos.

Pues bien, ese montón de piedras que vemos en ambas imágenes son «estromatolitos» y consisten en precipitados de carbonato cálcico formados sobre filamentos y colonias de cianobacterias.

¿Y cómo se forman los estromatolitos? las cianobacterias consumen dióxido de carbono en la fotosíntesis y esto ocasiona la precipitación del carbonato cálcico del agua sobre el sedimento que ellas mismas acumulan, formando los estromatolitos. Éstos crecen en láminas igual que los anillos de un árbol y lo hacen también con un ritmo regular.

 

El orden aparece después del caos

 

Como cualquier otra ciencia, la Astrobiología está sujeta a la utilización del método científico y por tanto a la observación y experimentación junto con la discusión y confrontación abierta de las ideas, el intercambio de datos y el sometimiento de los resultados al arbitraje científico. La clave de la metodología de esta nueva ciencia está en la explotación de las sinergias que se encuentran en las fronteras entre las disciplinas básicas mencionadas anteriormente, una región poco definida, cuyos límites se fijan más por la terminología que por criterios epistemológicos.

• Comprender cómo se originó la vida en la Tierra 
• Determinar si hay vida en otros planetas y lunas 
• Evaluar la posibilidad de que exista vida en otras partes del Universo 
• Establecer las bases para plantear y poner a prueba axiomas que respalden una teoría de la vida . 
• Buscar vida en otros cuerpos celestes de nuestro sistema solar o más allá de él 
• Responder a la pregunta existencial: ¿estamos solos en el cosmos? 

Nos dice:

“¿Existe la vida extraterrestre? Y, en caso de que exista, ¿es una consecuencia de la evolución del universo y sigue los mismos o similares principios metabólicos que la terrestre o no?

Dar respuesta a estas cuestiones es el principal propósito de la astrobiología, una ciencia dedicada al estudio del origen, distribución, evolución y futuro de la vida y a su búsqueda en el universo.

Su desarrollo implica apasionantes investigaciones que hay que abordar desde todas las áreas científicas y tecnológicas. De hecho, la astrobiología incorpora consideraciones filosóficas, e incluso religiosas.

¿Qué es la astrobiología?

Conocemos la vida en la Tierra, pero tenemos muchos interrogantes acerca de ella:

• ¿Cómo surge la vida? ¿Es posible que exista o haya existido vida en otros planetas o lunas?
• ¿Cómo se propaga?
• ¿Cómo se adapta?
• ¿Cómo evoluciona?
• ¿Cómo podemos detectarla fuera de la Tierra?

Estas cuestiones son los campos de estudio fundamentales de la astrobiología.

Para llegar a ese reto final de comprender si la vida extraterrestre es una consecuencia de la evolución del universo, primero tenemos que buscarla y detectarla en algún otro lugar del cosmos. Porque hasta el momento, la única vida que conocemos es la terrestre.

De momento, el foco principal de investigación está puesto en nuestro sistema solar, fundamentalmente en Marte, pero también en Europa (satélite de Júpiter), Encélado o Titán, (satélites de Saturno). Y, recientemente, en la atmósfera de Venus.

Por ello, es fundamental disponer de una apropiada hoja de ruta para abordarlo desde distintas aproximaciones conceptuales y metodológicas,

Entre otras cosas, los astro-biólogos realizamos estudios de organismos extremófilos y ambientes extremos, desarrollamos técnicas de detección y análisis, estudiamos la mineralógica y geoquímica de entornos de habitabilidad y trabajamos en genómica microbiana.

Por qué buscar vida en Marte

Hemos avanzado ya que las diferentes agencias espaciales, fundamentalmente NASA (National Aeronautics and Space Administration) y ESA (Agencia Espacial Europea), junto con diversos grupos de investigación, centran actualmente los mayores esfuerzos astrobiológicos en Marte.

Marte es un planeta rocoso parecido a la Tierra que forma parte de los denominados planetas de tipo terrestre, nuestro contexto planetario más cercano. Debido a su menor tamaño, es posible que adquiriera condiciones favorables para la emergencia de la vida antes que nuestro planeta.

Además, de entre los candidatos del sistema solar con opciones de haber albergado vida (o incluso de que aún pudiera existir bajo su superficie) es el único al que hemos viajado ya en numerosas misiones espaciales con landers, orbitadores y rovers. Como consecuencia de ello, se dispone de muchos datos sobre sus rocas, minerales, estructuras geomorfológicas, volcanes, paleoambientes y condiciones de habitabilidad.

Marte fue habitable en el pasado. Además, tuvo agua líquida y un sistema con ríos, lagos, torrentes y, probablemente, un gigantesco océano en su hemisferio norte.

El dilema de qué es vida y qué no

El carácter interdisciplinar y la transdisciplinariedad de la astrobiología (biología, geología, física, química, matemáticas, ingeniería) es crucial para su desarrollo. Y esto la convierte en un fabuloso entorno STEAM (de sus siglas en inglés Science, Technology, Engineering, Arts y Mathematics) en el que abordar con alumnos diferentes conceptos, metodologías, estrategias educativas y situaciones de aprendizaje.

Pero la astrobiología va más allá: qué es vida y qué no, qué implica el descubrimiento de vida en otros lugares del universo, son cuestiones cuya respuesta puede entrar en el campo de la filosofía y suscitar un debate interesante desde el punto de vista humano, social o, incluso, religioso.

De hecho, el presidente de la Asociación Peruana de Astrobiología, el Dr. Octavio Chon, es filósofo y está abordando interesantes aspectos relativos a la astrobioética.

En España existen diferentes grupos e investigadores en universidades que abordan estudios sobre astrobiología, pero principalmente estos se focalizan en el Centro de Astrobiología, un centro mixto del CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) y del INTA (Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial) y la Red Española de Planetología y Astrobiología (REDESPA), coordinada desde el Instituto de Geociencias (CSIC – Universidad Complutense de Madrid) y respaldada por el Ilustre Colegio Oficial de Geólogos.

Acercarnos a su trabajo es motivador y apasionante. Al fin y al cabo, ¿acaso hay algún aspecto científico que pueda ser más inspirador que la exploración espacial o más relevante que el descubrimiento de vida fuera de la Tierra?”

Lo cierto es que, nos queda mucho por saber.

Emilio Silvera Vázquez

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