Lo que el fósil más antiguo de la Tierra significa para encontrar la vida en Marte

Rosetón microscópico de hierro-carbonato (blanco) con capas concéntricas de inclusiones de cuarzo (gris) y un núcleo de un solo cristal de cuarzo con pequeñas inclusiones (nanoscópicas) de hematita roja de la correa supracrusta de Nuvvuagittuq en Québec, Canadá. Estos pueden haberse formado a través de la oxidación de la materia orgánica derivada de los microbios que viven alrededor de las rejillas de ventilación. Crédito: Matthew Dodd / UCL.

 Los científicos han encontrado pruebas de que la vida existió en la Tierra mucho antes de lo que se pensaba anteriormente y dicen que este descubrimiento tiene implicaciones para la vida surgiendo en otros planetas, particularmente en Marte.Se descubrieron fósiles de bacterias microscópicas en Quebec, Canadá, en el Cinturón Supracrustal Nuvvuagittuq, una formación que contiene algunas de las rocas sedimentarias más antiguas del mundo. Los científicos estiman que los fósiles tienen por lo menos 3,7 mil millones de años de antigüedad, y podrían ser tan viejos como 4,28 mil millones de años. Esto es cientos de millones de años más viejo que los especímenes encontrados previamente."Lo más emocionante de este descubrimiento es que sabemos que la vida logró apoderarse y comenzar en la Tierra en tan temprano tiempo en la evolución de la Tierra, lo que nos da preguntas emocionantes sobre si estamos solos en el sistema solar o en el universo , "Dijo el estudiante de doctorado Matthew Dodd de University College London (UCL), quien es el primer autor en un nuevo artículo sobre el hallazgo en la revista Nature. "Si la vida pasó tan rápido en la Tierra, entonces podríamos esperar que sea un proceso simple y comenzar en otros planetas, o fue realmente solo un caso especial?"

Tubos de hematites de los depósitos de ventilación hidrotermal que representan los microfósiles más antiguos y evidencia de vida en la Tierra. Los restos tienen por lo menos 3.7 mil millones de años. Crédito: Matthew Dodd / UCL

Los diminutos fósiles son los restos de microorganismos que son más pequeños que el ancho de un cabello humano. Se cree que las rocas Nuvvuagittuq se han formado en un sistema de ventilación hidrotermal de alta mar rico en hierro que proporcionó un hábitat para las primeras formas de vida de la Tierra. Estas rocas se componen principalmente de sílice y hematita."Nuestro descubrimiento apoya la idea de que la vida surgió de los respiraderos de los fondos marinos, poco después de que el planeta Tierra se formara", dijo Dodd en un comunicado de prensa. "Esta rápida aparición de la vida en la Tierra se ajusta a otras pruebas de los recién descubiertos montículos sedimentarios de 3,700 millones de años que fueron moldeados por microorganismos".Antes de este descubrimiento, los microfósiles más antiguos informados se encontraron en Australia Occidental y fueron fechados en 3,4 mil millones de años, lo que llevó a los científicos a especular que la vida probablemente comenzó hace alrededor de 3,7 millones de años. Pero el nuevo hallazgo sugiere que la vida existió tan pronto como hace 4.500 millones de años, apenas 100 millones de años después de que la Tierra se formó."Los microfósiles que descubrimos son unos 300 millones de años más viejos que los microfósiles más antiguos", dijo el Dr. Dominic Papineau, profesor de geoquímica y astrobiología de la UCL, "por lo que están a unos pocos cientos de millones de años de la acumulación de los microfósiles. El sistema solar y el planeta Tierra y el Sol y la Luna y así sucesivamente ".

Los Arándanos de Marte son en realidad concreciones de minerales ricos en hierro de agua - suelo o piscinas de pie - creado durante miles de años durante épocas periódicas de climas húmedos en Marte. (Créditos fotográficos: NASA / JPL / Cornell)

Papineau dijo que las estructuras en las rocas que contenían los fósiles eran esferoides, y como están hechas de hematita, recuerdan el descubrimiento en 2004 de la Mars Exploration Rover Opportunity de camas de concreciones redondeadas de hematites, que los científicos de MER llamaron "arándanos". "Estas concreciones redondeadas se formaron en la Tierra cuando volúmenes significativos de agua subterránea fluyeron a través de la roca permeable, y las reacciones químicas provocaron que los minerales precipitaran y comenzaran a formar una bola estratificada y esférica.Las concreciones pueden afectar a la búsqueda de pruebas de vida pasada en Marte, porque las bacterias en la Tierra pueden hacer que las concreciones se formen más rápidamente, según una investigación previa."El origen de esta estructura no se entiende completamente ni siquiera en la Tierra donde los encontramos", dijo Papineau. "No sabemos realmente cómo la materia orgánica puede potencialmente estar involucrada en la fabricación de estas estructuras."Tanto el MER rovers, Opportunity y Spirit, así como el Curiosity rover han encontrado evidencia de agua pasada en Marte. Además, Curiosity ha identificado huellas de elementos como el carbono, el hidrógeno, el nitrógeno, el oxígeno y más, los elementos básicos de la vida. También encontró compuestos de azufre en diferentes formas químicas, una posible fuente de energía para los microbios. Si Marte realmente era más cálido y húmedo en el pasado, como la evidencia parece apuntar, Marte habría sido el lugar perfecto para los organismos vivos.Si bien el hallazgo de fósiles antiguos en la Tierra no significa necesariamente que haya vida pasada o presente en Marte, en conjunción con el descubrimiento de los ingredientes crudos para la vida de la Curiosidad, es tentador saber que el ambiente en Marte temprano era probablemente muy Similar a la Tierra temprana, donde la vida surgió.

El hidrógeno volcánico da a los planetas un impulso para la vida

Imagen del volcán Sarychev (en las islas Kuriles de Rusia) capturado durante una fase temprana de la erupción el 12 de junio de 2009. Tomado por los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional. Crédito: NASA

 Siempre que se confirme la existencia de un planeta extra solar, hay razones para celebrar. Con cada nuevo descubrimiento, la humanidad aumenta las probabilidades de encontrar la vida en algún otro lugar del Universo. E incluso si esa vida no es lo suficientemente avanzada (o particularmente inclinada) para construir una antena de radio para que podamos escuchar de ellos, incluso la posibilidad de vida más allá de nuestro Sistema Solar es emocionante.
Desafortunadamente, determinar si un planeta es habitable es difícil y sujeto a muchas conjeturas. Mientras que los astrónomos utilizan varias técnicas para poner limitaciones en el tamaño, la masa y la composición de los planetas extra-solares, no hay manera infalible de saber si estos mundos son habitables. Pero según un nuevo estudio de un equipo de astrónomos de la Universidad de Cornell, la búsqueda de señales de actividad volcánica podría ayudar.
Su estudio - titulado "Una Zona Habitable de Hidrógeno Volcánico" - fue publicado recientemente en The Astrophysical Journal Letters. De acuerdo con sus hallazgos, la clave para la puesta a cero en la vida en otros planetas es buscar los signos reveladores de erupciones volcánicas - a saber, gas hidrógeno (H²). La razón es que esto, y los tradicionales gases de efecto invernadero, podrían extender considerablemente las zonas habitables de las estrellas.

Las zonas habitables de tres estrellas detectadas por la misión Kepler. Crédito: NASA / Ames / JPL-Caltech

Como Ramses Ramírez, un asociado de investigación en el Instituto Carl Sagan de Cornell y el principal autor del estudio, dijo en un comunicado de prensa de la Universidad:

    "En los planetas congelados, cualquier vida potencial sería enterrada bajo capas de hielo, lo que haría muy difícil de detectar con telescopios. Pero si la superficie está lo suficientemente caliente - gracias al hidrógeno volcánico y el calentamiento atmosférico - podría tener vida en la superficie, generando una serie de firmas detectables ".
Los científicos planetarios teorizan que hace miles de millones de años, la atmósfera temprana de la Tierra tenía un suministro abundante de gas hidrógeno (H²) debido al desgasificado volcánico. Se cree que la interacción entre las moléculas de hidrógeno y nitrógeno en esta atmósfera ha mantenido la Tierra tibia lo suficiente como para que la vida se desarrolle. Sin embargo, durante los próximos millones de años, este gas de hidrógeno escapó al espacio.
Se cree que este es el destino de todos los planetas terrestres, que sólo pueden retener su hidrógeno que calienta el planeta durante tanto tiempo. Pero según el nuevo estudio, la actividad volcánica podría cambiar esto. Mientras estén activos y su actividad sea lo suficientemente intensa, incluso los planetas que están lejos de sus estrellas podrían experimentar un efecto invernadero que sería suficiente para mantener sus superficies calientes.

Los exoplanetas distantes que no están en la tradicional "Zona de Rincones de Oro" podrían ser habitables, suponiendo que tengan suficiente actividad volcánica. Crédito: ESO.

Considere el Sistema Solar. Al contabilizar el efecto invernadero tradicional causado por el gas nitrógeno (N²), el dióxido de carbono y el agua, el borde exterior de la zona habitable de nuestro Sol se extiende a una distancia de 1,7 UA, justo fuera de la órbita de Marte. Más allá de esto, la condensación y la dispersión de las moléculas de CO $ ² $ hacen un efecto invernadero insignificante.
Sin embargo, si uno de los factores en el desgasificado de los niveles suficientes de H², esa zona habitable puede extender ese borde exterior a alrededor de 2,4 AUs. A esta distancia, los planetas que están a la misma distancia del Sol que el Cinturón de Asteroides serían en teoría capaces de sostener la vida, siempre que hubiera suficiente actividad volcánica. Ésta es ciertamente noticias emocionantes, especialmente a la luz del anuncio reciente de siete exoplanets que orbitan la estrella TRAPPIST-1 cercana.
De estos planetas, tres se cree que orbitan dentro de la zona habitable de la estrella. Pero como indicó Lisa Kaltenegger, también miembro del Instituto Carl Sagan y coautor del artículo, su investigación podría añadir otro planeta a esteLínea "potencialmente habitable":

    "Encontrar múltiples planetas en la zona habitable de su estrella anfitriona es un gran descubrimiento porque significa que puede haber aún más planetas potencialmente habitables por estrella de lo que pensábamos. Encontrar más planetas rocosos en la zona habitable - por estrella - aumenta nuestras probabilidades de encontrar vida ... Aunque las incertidumbres con la órbita del planeta Trappist-1 más externo "h" significan que tendremos que esperar y ver en eso ".

Concepto del artista del sistema de estrellas TRAPPIST-1, un enano ultra-cool que tiene siete planetas de tamaño Tierra que orbitan. Créditos: NASA / JPL-Caltech

Otro aspecto positivo de este estudio es que la presencia de gas de hidrógeno producido volcánicamente sería fácil de detectar tanto por telescopios terrestres como espaciales (que rutinariamente realizan estudios espectroscópicos en exoplanetas lejanos). Así que no sólo la actividad volcánica aumentaría la probabilidad de que existiera vida en un planeta, también sería relativamente fácil de confirmar.

"Acabamos de aumentar la anchura de la zona habitable en aproximadamente la mitad, añadiendo muchos más planetas a nuestra lista de" búsqueda aquí ", dijo Ramírez. "Añadir hidrógeno al aire de un exoplaneta es algo bueno si usted es un astrónomo que intenta observar la vida potencial desde un telescopio o una misión espacial. Aumenta su señal, haciendo más fácil detectar el maquillaje de la atmósfera en comparación con los planetas sin hidrógeno ".
Ya, las misiones como Spitzer y el Telescopio Espacial Hubble se utilizan para estudiar los exoplanetas para detectar signos de hidrógeno y helio, principalmente para determinar si son gigantes gaseosos o planetas rocosos. Pero al buscar gas hidrógeno junto con otras biosignaturas (es decir, metano y ozono), los instrumentos de próxima generación como el Telescopio Espacial James Webb o el Telescopio Europeo Extremadamente Grande podrían reducir la búsqueda de vida.
Es, por supuesto, demasiado pronto para decir si este estudio ayudará en nuestra búsqueda de vida extra solar. Pero en los próximos años, podemos encontrarnos un paso más cerca de la resolución de la problemática Paradoja de Fermi! 

NASA propone un escudo magnético para proteger la atmósfera de Marte

Concepción artística de un Marte terraformado. Crédito: Ittiz / Wikimedia Commons

Esta semana, la División de Ciencias Planetarias de la NASA (PSD) organizó un taller comunitario en su sede en Washington, DC. Conocido como el "Taller de Visión Planetaria Científica 2050", este evento se desarrolló del 27 de febrero al 1 de marzo, y vio a científicos e investigadores de todo el mundo descender en la capital para asistir a discusiones, presentaciones y charlas sobre el futuro de la exploración espacial .
Una de las presentaciones más intrigantes tuvo lugar el miércoles 1 de marzo, donde se discutió la exploración de Marte por astronautas humanos. En el curso de la charla, titulada "Un futuro ambiente marciano para la ciencia y la exploración", el director Jim Green habló de cómo el despliegue de un escudo magnético podría mejorar la atmósfera de Marte y facilitar las misiones tripuladas allí en el futuro.
El consenso científico actual es que, como la Tierra, Marte alguna vez tuvo un campo magnético que protegía su atmósfera. Hace aproximadamente 4,2 mil millones de años, el campo magnético de este planeta desapareció repentinamente, lo que causó que la atmósfera de Marte se perdiera lentamente en el espacio. En el transcurso de los próximos 500 millones de años, Marte pasó de ser un ambiente más cálido y húmedo al frío e inhabitable lugar que hoy conocemos.

Representación del artista de una tormenta solar que golpea Marte y desprendiendo iones de la atmósfera superior del planeta. Créditos: NASA / GSFC

Esta teoría ha sido confirmada en los últimos años por orbitadores como el Mars Express de la ESA y la Atmósfera de Marte de la NASA y la Misión Evolutiva Volátil (MAVEN), que han estado estudiando la atmósfera marciana desde 2004 y 2014, respectivamente. Además de determinar que el viento solar era responsable del agotamiento de la atmósfera de Marte, estas sondas también han estado midiendo la velocidad a la que todavía se está perdiendo hoy.
Sin esta atmósfera, Marte continuará siendo un lugar frío y seco donde la vida no puede florecer. Además de eso, la futura misión tripulada - que la NASA espera montar en la década de 2030 - también tendrá que lidiar con algunos peligros graves. Entre éstas, la exposición a la radiación y el peligro de asfixia, lo cual representará un peligro aún mayor para los colonos (en caso de que se intente realizar colonizaciones).
En respuesta a este desafío, el Dr. Jim Green, Director de la División de Ciencias Planetarias de la NASA, y un panel de investigadores presentaron una idea ambiciosa. En esencia, sugirieron que mediante la colocación de un escudo de dipolo magnético en el punto Mars L1 Lagrange, una magnetosfera artificial podría formarse que abarcaría a todo el planeta, lo que lo protege del viento solar y la radiación.
Naturalmente, Green y sus colegas reconocieron que la idea podría sonar un poco "fantástica". Sin embargo, fueron rápidos enfatizar cómo la nueva investigación en magnetosferas miniatura (por el bien de la protección de tripulaciones y naves espaciales) apoya este concepto:

    "Esta nueva investigación se está produciendo debido a la aplicación de los códigos completos de física de plasma y experimentos de laboratorio. En el futuro es muy posible que una o varias estructuras inflables puedan generar un campo de dipolo magnético a un nivel tal vez de 1 ó 2 Tesla (o 10.000 a 20.000 Gauss) como escudo activo contra el viento solar.

El método propuesto para la creación de un dipolo magnético artificial en Mars 'L1 Lagrange Point. Crédito: NASA / J.Green

Además, el posicionamiento de este escudo magnético aseguraría que las dos regiones donde se pierda la mayor parte de la atmósfera de Marte estarían protegidas. En el transcurso de la presentación, Green y el panel indicaron que estos los principales canales de escape están localizados "sobre la capa polar norte con material ionosférico de mayor energía, y 2) en la zona ecuatorial con un componente estacional de baja energía con tanto 0,1 kg / s escape de iones de oxígeno. "
Para probar esta idea, el equipo de investigación - que incluyó a científicos del centro de investigación de Ames, del centro del vuelo espacial de Goddard, de la universidad de Colorado, de la universidad de Princeton, y del laboratorio de Rutherford Appleton - condujo una serie de simulaciones usando su magnetosfera artificial propuesta. Estos se llevaron a cabo en el Centro Coordinado de Modelación de la Comunidad (CCMC), que se especializa en la investigación del tiempo espacial, para ver cuál sería el efecto neto.
Lo que encontraron fue que un campo dipolar situado en Mars L1 Lagrange Point sería capaz de contrarrestar el viento solar, de modo que la atmósfera de Marte lograría un nuevo equilibrio. En la actualidad, la pérdida atmosférica en Marte es equilibrada en cierto grado por el saliente volcánico desde el interior y la corteza de Marte. Esto contribuye a una atmósfera superficial que es de aproximadamente 6 mbar en la presión del aire (menos del 1% que a nivel del mar en la Tierra).
Como resultado, la atmósfera de Marte naturalmente se espesaría con el tiempo, lo que conduciría a muchas nuevas posibilidades para la exploración y colonización humanas. Según Green y sus colegas, estos incluirían un aumento promedio de alrededor de 4 ° C (~ 7 ° F), lo que sería suficiente para derretir el hielo de dióxido de carbono en la capa de hielo polar del norte. Esto provocaría un efecto invernadero, calentando aún más la atmósfera y haciendo que el hielo de agua en las capas polares se derrita.

En una época, Marte tenía un campo magnético similar a la Tierra, lo que impidió que su atmósfera fuera despojada. Crédito: NASA

Según sus cálculos, Green y sus colegas estimaron que esto podría llevar a que se restablezca el 1/7 de los océanos de Marte -los que lo cubrieron hace miles de millones de años-. Si esto está empezando a sonar un poco como una conferencia sobre cómo terraformar Marte, es probablemente porque estas mismas ideas han sido planteadas por personas que abogan por esa misma cosa. Pero mientras tanto, estos cambios facilitarían la exploración humana entre ahora y mediados del siglo.
"Una atmósfera marciana muy mejorada, tanto en presión como en temperatura, que sería suficiente para permitir que el agua líquida de superficie significativa también tenga una serie de beneficios para la ciencia y la exploración humana en la década de 2040 y más allá", dijo Green. "Al igual que la Tierra, una atmósfera mejorada permitiría una mayor masa desembarcada de equipos a la superficie, un escudo contra la mayoría de las radiaciones cósmicas y de partículas solares, extendería la capacidad de extracción de oxígeno y proporcionaría invernaderos" al aire libre "para la producción vegetal. para nombrar unos pocos."
Estas condiciones, dijo Green y sus colegas, también permitirían a los exploradores humanos estudiar el planeta en mayor detalle. También les ayudaría a determinar la habitabilidad del planeta, ya que muchos de los signos que apuntaban hacia el mismo siendo habitables en el pasado (agua líquida) se filtrarían lentamente en el paisaje. Y si esto pudiera lograrse en el espacio de pocas décadas, ciertamente ayudaría a allanar el camino para la colonización.
Mientras tanto, Green y sus colegas planean revisar los resultados de estas simulaciones para que puedan producir una evaluación más precisa de la duración de estos cambios proyectados. También podría no doler realizar algunas evaluaciones de costo de este escudo magnético. Si bien puede parecer algo fuera de la ciencia ficción, no hace daño crujir los números!