(In)habitabilidad planetaria

Fundamentos de astrogeobiología

Andrea Butturini, Daniel García-Castellanos, Carme Jordi, Ignasi Ribas

• Publisher: Marcombo
• Year: 2020
• eBook ISBN: 9788426729989
• Edition: 1
• Topic: Physical Sciences
• Subtopic: Astronomy & Astrophysics

La existencia de hábitats extraterrestres potencialmente habitables, dentro y fuera del sistema solar, es hoy ampliamente aceptada entre la comunidad científica. Pero, ¿qué significa "potencialmente habitable"? ¿Qué determina que un planeta lo sea? ¿Un planeta habitable lo será para siempre? ¿Qué organismos podrían colonizar y proliferar en estos hábitats? ¿Qué obstáculos deberían sortear? ¿Qué recursos energéticos tendrían a su alcance? ¿Qué metabolismos podrían adoptar?Todas estas preguntas impulsan el viaje emprendido por este libro. Comienza con la descripción de las estrellas aptas para albergar planetas habitables; continúa con el análisis de las propiedades químicas, magnéticas y atmosféricas que deben tener los planetas habitables; y prosigue con el análisis de la materia y energía que utiliza la biosfera terrestre y el abanico de hábitats que es capaz de colonizar y transformar. El texto culmina con la descripción de algunos análogos extraterrestres presuntamente habitables en el sistema solar y fuera de él.Este periplo por la Vía Láctea apunta siempre de reojo a la Tierra. Sus inquietas geosfera, atmósfera, hidrosfera, magnetosfera y biosfera son los inexcusables puntos de partida para encontrar respuestas. Por tanto, la Tierra es también el objetivo final de este libro: las diferentes etapas del viaje científico propuesto obligan a indagar en su pasado más remoto y su futuro más distante. ¿Cuándo y cómo empezó a ser habitable la Tierra? ¿Cuándo y cómo dejará de serlo?Adéntrese en las páginas de este libro y descubra, con rigor y sentido crítico, los avances más recientes de la Astronomía, Geología y Biología en la búsqueda de vida en otros planetas y, en definitiva, del lugar que ocupa la Tierra en el Universo.Andrea Butturini. Ecólogo. Prof. agregado, dept. Biología evolutiva, ecología y ciencias ambientales, Facultad de Biología, Universidad de Barcelona. Especializado en biogeoquímica de ecosistemas acuáticos.Daniel García-Castellanos. Geofísico. Científico titular en el Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera del CSIC, Barcelona. Especializado en geodinámica y evolución del relieve terrestre.Carme Jordi. Astrofísica. Catedrática en el Instituto de Ciencias del Cosmos, Facultad de Física, Universidad de Barcelona y el Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña. Especializada en la caracterización de estrellas y la Galaxia.Ignasi Ribas. Astrofísico. Investigador científico en el Instituto de Ciencias del Espacio del CSIC y el Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña. Especializado en la búsqueda y la caracterización de exoplanetas. Jordi Urmeneta. Microbiólogo. Prof. agregado, dept. Genética, Microbiología y Estadística, Facultad de Biología, Universidad de Barcelona. Especializado en ecología microbiana y microorganismos de ambientes extremos.

1 · (In)habitabilidad

1.1 Introducción al concepto de habitabilidad

Habitabilidad planetaria es una idea que viene de lejos³. Si obviamos las intuiciones de los inmortales sabios jónicos y aterrizamos sobre periodos más recientes, vemos que Thomas Wright⁴, en 1750, sugirió que podría haber 60 000 000 mundos habitables como el nuestro y, en 1684, el reverendo John Wilkins apostó por una Luna habitable⁵. Y, si hacemos otro pequeño salto atrás, en febrero de 1600, Giordano Bruno acabó en la hoguera, en Campo dei Fiori de Roma, por desafiar el dogmatismo de la fe católica, defender el espíritu del pensamiento racional y describir el Universo con la frase que encabeza este libro.

En sí, el concepto de habitabilidad es intuitivo. Los astrogeobiólogos lo han adoptado de la ecología y readaptado a sus necesidades. Se puede definir como la convergencia de un conjunto de requisitos mínimos necesarios para sustentar y perpetuar, en el tiempo, la actividad de uno o más organismos.

El término «actividad» integra todos los procesos y acciones que permiten a unos organismos asentarse, completar su ciclo vital y perpetuarse; procesos y acciones mantenidos a través de un flujo continuo de energía y materia. Por «organismo» se entiende cualquier entidad fisicoquímica compleja, ordenada, homeostática y alejada del equilibrio termodinámico de su entorno (el Universo). Se trata de un sistema implicado en procesos de selección (darwiniana) que nosotros, los sapiens, sepamos reconocer como un ser «vivo». Esta última clarificación es un subterfugio, con el que se pretende eliminar del debate el tema espinoso de cómo reconocer «vivo» algo que no encaja en un modelo que nos sea familiar.

Como toda definición, la frase anterior tiene el atractivo de ser sintética y el defecto de ser excesivamente escueta y no del todo exhaustiva (¿dónde situamos las esporas y los virus?). Seguramente, al leerla, a más de uno se le frunza el ceño. Encontrar una definición de vida «tal como se conoce», que pueda satisfacer a todos, es una quimera. No debe sorprender, entonces, que la búsqueda de una definición, lo más integradora posible, haya alimentado una bibliografía enorme que trasciende la disciplina de la biología. No es el objetivo de este libro añadir más ruido alrededor de este debate, pero sí que interesa puntualizar un aspecto importante que, en la definición del párrafo anterior, se pasa por alto, y que es importante en el contexto de este texto: todo «organismo», para mantener su estado vital, necesita expulsar materia y disipar energía de baja calidad a su alrededor. Expresado de una forma políticamente incorrecta, todo organismo vivo altera y contamina su entorno. Es, justamente, esta «contaminación» ambiental la que delata la presencia de vida en la Tierra y que se espera poder detectar algún día en algún rincón extraterrestre.

Volviendo al tema menos conflictivo de la habitabilidad, los «requisitos mínimos» insinuados anteriormente se suelen resumir en cuatro grandes ítems:

1. Energía

2. Un medio/solvente

3. Condiciones quimicofísicas ambientales

4. Materia

Estos cuatro puntos, aunque están enumerados por separado, se encuentran profundamente relacionados entre sí y los vínculos entre ellos aparecerán continuamente en los próximos capítulos.

Aquel lugar que cumple con los requisitos mínimos, pero que es estéril, se define como «habitable». Si, en cambio, es colonizado por unos organismos, se define como «hábitat». A este concepto se acopla el de «nicho ecológico», que nos desvía hacia cómo un organismo utiliza los recursos de un determinado hábitat para su subsistencia y cómo interacciona con el medio abiótico y con otros organismos y especies del mismo hábitat.

Los astrogeobiólogos son pragmáticos y cautos. Para ellos, el único ingrediente-requisito indispensable es el agua líquida y prefieren hablar de mundos «potencialmente habitables» porque, en casi todos los casos, no se sabe si se cumplen todos los requisitos mínimos:

Es potencialmente habitable cualquier lugar donde las condiciones de temperatura y presión sean las adecuadas para permitir agua en fase líquida.

Es un punto de partida conformista, claramente geocéntrico: se buscan ambientes parecidos al que podemos encontrar en la Tierra; ambientes donde pueda asentarse una hipotética biosfera integrada por organismos, que han encontrado en el agua el solvente para agilizar un sinfín de rutas metabólicas y el medio perfecto para colonizar su entorno. Esto no significa que no se especule alrededor de alternativas al agua. Pero, como que el único ejemplo de vida que conocemos hasta la fecha utiliza el agua, el pragmatismo y la prudencia priman, si queremos avanzar.

La consecuencia de utilizar este punto de partida es que nos obliga a dirigir la mirada hacia la Tierra y, de pasada, hacia nosotros (a su historia, a nuestra historia), y volver a replantearnos todo desde el principio: ¿qué tiene la Tierra para que sea tan habitable?, ¿siempre lo ha sido y siempre lo será?, y ¿por qué la biosfera terrestre está tan vinculada al agua y al carbono y no a otro medio/solvente y a otro elemento estructural?

Volvamos atrás, a los astrogeobiólogos y a los exploradores de lugares exohabitables. Para ellos, el reto no es definir el concepto de habitabilidad. El desafío consiste en encontrar lugares análogos a los que encontramos en la Tierra y, a la vez, que sean lo más variables, diversos y heterogéneos posibles. Cuanta más larga y diversa sea la lista de exohábitats potencialmente interesantes, más se hará necesario reformular el concepto mismo de habitabilidad.

Así es. Al incremento vertiginoso de exoplanetas detectados, a los nuevos detalles de la superficie y el interior de planetas y satélites del sistema solar y de meteoritos (sobre todo si provienen de Marte), se suma la evidencia de que la biosfera terrestre es capaz de colonizar hábitats aparentemente inhóspitos. El cruce de estas observaciones retroalimenta un continuo reajuste del concepto de habitabilidad y fomenta una inevitable proliferación de nuevas definiciones.

Todo esto sin perder de vista en ningún momento a la Tierra. El ir y volver del firmamento a la Tierra y viceversa es incesante. La Tierra, en su totalidad, es omnipresente en todos estos estudios: con su pasado, presente y futuro, y su lugar en el sistema solar; con su atmósfera, hidrosfera, geosfera, magnetosfera y biosfera en constante renovación. Cada vez que llega información relacionada con un planeta (o satélite) dentro o fuera del sistema solar, inmediatamente se compara con la Tierra, y viceversa: cada vez que se analiza algún hábitat-ecosistema terrestre inusual, peculiar o extremo, tanto activo como fosilizado, inmediatamente se especula si podría, o no, tener un análogo con un determinado hábitat encontrado en algún cuerpo celeste. De este frenético vaivén del espacio exterior a la Tierra, se retroalimentan permanentemente las disciplinas científicas que nutren la astrogeobiología. Actualmente, estas nuevas observaciones de las ciencias del espacio permiten contextualizar la Tierra en un marco más amplio y totalmente desconocido hasta ahora, un contexto que ayudará a conocer mejor su funcionamiento y destino.

1.2 Agua líquida y temperatura confortable

El agua líquida vertebra la definición de habitabilidad y sustenta cada uno de los capítulos de este libro. Es el principio y final de todo.

Los argumentos que hacen del agua la molécula apropiada para el desarrollo y funcionamiento de la vida en la Tierra son unos cuantos, y bastante más numerosos de los que la perjudican (que también los hay —véase apéndice A1.1).

El agua está formada por dos de los elementos más abundantes y reactivos del Universo: uno sediento de electrones (el oxígeno) y el otro con predisposición a cederlos (el hidrógeno). No sorprende, entonces, que estos dos elementos se encuentren y que el producto de este encuentro sea abundante. La e...

Table of contents

• Cubierta
• Título
• Créditos
• Prólogo
• Preámbulo
• 1. (In)habitabilidad
• 2. Soles
• 3. La fábrica de planetas
• 4. Pieles planetarias
• 5. Rocosos viscosos
• 6. El todo planetario
• 7. Exomundos
• 8. Materia viva
• 9. Vida bajo el sol
• 10. Rincones extraterrestres confortables
• 11. Crepúsculo
• 12. Bibliografía para profundizar