Además de investigar las grandes cuestiones sobre la vida en nuestro Universo (orígenes, evolución, distribución, etc.), uno de los principales objetivos de los astrobiólogos es caracterizar entornos extraterrestres para determinar si allí podría existir vida. Sin embargo, todavía quedan preguntas sin resolver sobre la variedad de condiciones en las que la vida puede sobrevivir y prosperar. Poner mejores restricciones a esto ayudará a los astrobiólogos a buscar vida más allá de la Tierra.
Para comprender mejor cómo pueden existir los ecosistemas debajo del fondo del océano (tan lejos del Sol), un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Rhode Island Escuela de Graduados en Oceanografía (GSO) realizó un estudio sobre microbios en antiguos sedimentos del fondo marino. Lo que encontraron, para su sorpresa, fue que estas formas de vida se sostienen principalmente por sustancias químicas creadas por la irradiación natural de las moléculas de agua.
La investigación fue dirigida por Justine Sauvage, becaria postdoctoral en la Universidad de Gotemburgo, quien realizó la investigación como parte de su doctorado en la GSO. A ella se unieron miembros de la Encuesta geológica de los Estados Unidos (USGS), el Institución Oceanográfica Woods Holey el Centro de Ciencias Ambientales Marinas (MARUM) en la Universidad de Bremen.
Los hallazgos del equipo de investigación fueron el resultado de una serie de experimentos de laboratorio realizados en el Centro de Ciencias Nucleares de Rhode Island. Fue aquí donde Sauvage y sus colegas irradiaron viales de sedimento húmedo que fueron recogidos por buques de investigación estadounidenses y el Programa Integrado de Perforación Oceánica de varios lugares en los océanos Pacífico y Atlántico.
El propósito de este experimento fue medir la tasa de radiólisis, donde la exposición a la radiación natural hace que las moléculas de agua se dividan en hidrógeno y oxidantes. A diferencia de la vida terrestre que se alimenta de los subproductos de la fotosíntesis, estas moléculas son la principal fuente de energía alimenticia para los microbios que viven en los sedimentos a unos pocos metros por debajo del lecho marino.
Este entorno alimentado por radiación, que cubre gran parte del océano abierto, es uno de los ecosistemas más grandes de la Tierra. Después de comparar la producción de hidrógeno en estos sedimentos con viales de agua de mar y agua destilada irradiados de manera similar, el equipo descubrió que el proceso se amplifica significativamente por los minerales en los sedimentos marinos (hasta 30 veces). Como dijo Steven D’Hondt, profesor de oceanografía de la URI y coautor del estudio, en un URI Today Comunicado de prensa:
“El sedimento marino en realidad amplifica la producción de estos productos químicos utilizables. Si tiene la misma cantidad de irradiación en agua pura y en sedimento húmedo, obtiene mucho más hidrógeno del sedimento húmedo. El sedimento hace que la producción de hidrógeno sea mucho más efectiva”.
La razón de esto no está clara, pero el equipo especula que los minerales en el sedimento pueden comportarse como un semiconductor, haciendo que la absorción de radiación sea más eficiente. De todos modos, las implicaciones de esta investigación son significativas para los astrobiólogos, particularmente en lo que respecta a la búsqueda de vida extraterrestre en nuestro propio patio trasero. como salvaje explicado:
“Este trabajo proporciona una nueva perspectiva importante sobre la disponibilidad de recursos que las comunidades microbianas del subsuelo pueden utilizar para mantenerse. Esto es fundamental para entender la vida en la Tierra y restringir la habitabilidad de otros cuerpos planetarios, como Marte.
Considera el Perserverancia rover, que aterrizó en Marte en febrero y hace muy poco empezó a conducir a través del cráter Jezero. El propósito de esta misión es recolectar muestras de rocas marcianas para caracterizar los ambientes habitables del planeta. Además, el rover obtendrá muestras de la formación natural del delta en el cráter (que fue creada por el depósito de sedimentos a lo largo del tiempo) que pueden contener evidencia de vida pasada.
Esta investigación también podría informar la búsqueda de vida en ambientes exóticos. Durante décadas, los científicos han especulado que el lugar más probable para encontrar vida extraterrestre podría ser dentro de lunas heladas como Europa, Encelado y otros satélites que se cree que tienen océanos de aguas cálidas en su interior. Dado que no están expuestos al sol, estos ambientes requerirían fuentes de energía química distintas a la fotosíntesis.
Y luego están los planetas extrasolares, donde se confía cada vez más en los astrobiólogos para ayudar a caracterizar los entornos planetarios y determinar si podrían ser habitables. Dijo D´Hondt:
“Si puede sustentar la vida en los sedimentos marinos subterráneos y otros entornos subterráneos a partir de la división radiactiva natural del agua, entonces tal vez pueda sustentar la vida de la misma manera en otros mundos. Algunos de los mismos minerales están presentes en Marte, y mientras tenga esos minerales catalíticos húmedos, tendrá este proceso. Si puede catalizar la producción de sustancias químicas radiolíticas a altas tasas en el húmedo subsuelo marciano, podría mantener la vida en los mismos niveles que se mantienen en los sedimentos marinos”.
Incluso hay implicaciones para la industria nuclear, incluido el almacenamiento de desechos nucleares y la gestión de accidentes nucleares. Según estos hallazgos, los desechos radiactivos almacenados en sedimentos y rocas producirían hidrógeno y oxidantes más rápido que si se mantuvieran en agua normal. Como estos son catalizadores naturales, es probable que esto provoque que el sistema de almacenamiento se corroa más con el tiempo.
Sobre la base de su investigación hasta el momento, el equipo espera explorar el efecto de la producción de hidrógeno impulsada por radiólisis en otros entornos. Esto incluye la corteza oceánica, la corteza continental de la Tierra, el subsuelo de Marte y tal vez incluso exoplanetas. ¡A partir de esto, esperan avanzar en nuestra comprensión de cómo los ecosistemas del subsuelo prosperan en la oscuridad!
Otras lecturas: Universidad de Rhode Island, Naturaleza
