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Cómo los rayos podrían explicar el origen de la vida, en la Tierra y en otros lugares
Johannes Plenio/Pexels
La búsqueda de vida en otros planetas se parece mucho a la cocina. (Ten paciencia conmigo por un segundo). Puedes tener todos los ingredientes en un solo lugar: agua, un clima cálido y una atmósfera densa, los nutrientes adecuados, material orgánico y una fuente de energía, pero si no tienes ningún proceso o condiciones que realmente pueden hacer algo con esos ingredientes, solo tienes un montón de materias primas que no van a ninguna parte.
Entonces, a veces, la vida necesita una chispa de inspiración, o tal vez varios billones de ellas. Un nuevo estudio publicado en Nature Communications sugiere que los rayos pueden haber sido un componente clave para hacer que el fósforo esté disponible para que los organismos lo usen cuando apareció la vida en la Tierra por primera vez hace unos 3.500 millones de años. El fósforo es esencial para producir ADN, ARN, ATP (la fuente de energía de toda la vida conocida) y otros componentes biológicos como las membranas celulares.
Este estudio fue en realidad un descubrimiento afortunado, dice Benjamin Hess, investigador de la Universidad de Yale y autor principal del nuevo artículo. Abre nuevas posibilidades para encontrar vida en planetas similares a la Tierra .
Esta no es la primera vez que se sugiere que los rayos son una parte vital de lo que hizo posible la vida en la Tierra. Los experimentos de laboratorio han demostrado que los materiales orgánicos producidos por los rayos podrían haber incluido compuestos precursores como los aminoácidos (que pueden unirse para formar proteínas).
Sin embargo, este nuevo estudio analiza el papel de los rayos de una manera diferente. Una gran pregunta que los científicos siempre se han planteado tiene que ver con la forma en que la vida primitiva en la Tierra accedió al fósforo. Aunque había mucha agua y dióxido de carbono disponibles para trabajar hace miles de millones de años, el fósforo estaba envuelto en rocas insolubles y no reactivas. En otras palabras, el fósforo básicamente se guardó para siempre.
¿Cómo accedieron los organismos a este elemento esencial? La teoría prevaleciente ha sido que los meteoritos entregaron fósforo a la Tierra en forma de un mineral llamado schreibersita, que puede disolverse en agua, haciéndolo fácilmente disponible para que lo usen las formas de vida. El gran problema con esta idea es que cuando la vida comenzó hace más de 3500 a 4500 millones de años, los impactos de meteoritos estaban disminuyendo exponencialmente. El planeta necesitaba una gran cantidad de schreibersita que contenía fósforo para sustentar la vida. Y los impactos de meteoritos también habrían sido lo suficientemente destructivos como para, bueno, matar prematuramente la vida naciente (ver: los dinosaurios) o vaporizar la mayor parte de la schreibersita que se estaba entregando.
Hess y sus colegas creen haber encontrado la solución. Schreibersite también se encuentra en materiales de vidrio llamados fulguritas, que se forman cuando un rayo golpea la Tierra. Cuando se forma la fulgurita, incorpora fósforo de las rocas terrestres. Y es soluble en agua.
Los autores del nuevo estudio recolectaron fulgurita que se produjo al caer un rayo en el suelo en Illinois en 2016, inicialmente solo para estudiar los efectos del calentamiento repentino extremo tal como se conserva en este tipo de muestras. Descubrieron que la muestra de fulgurita estaba hecha con un 0,4 % de schreibersita.
A partir de ahí, solo era cuestión de calcular cuánta schreibersita podría haber sido producida por un rayo hace miles de millones de años, cuando surgió la primera vida en la Tierra. Hay una gran cantidad de literatura que estima los niveles antiguos de dióxido de carbono atmosférico, un factor que contribuye a la caída de rayos. Armado con una comprensión de cómo las tendencias de dióxido de carbono se correlacionan con los rayos, el equipo usó esos datos para determinar cuántos rayos habrían prevalecido en ese entonces.
Hess y sus colegas determinaron que trillones de rayos podrían haber producido entre 110 y 11 000 kilogramos de schreibersita cada año. Durante ese período de tiempo, esta actividad debería haber generado suficiente fósforo disponible para alentar a los organismos vivos a crecer y reproducirse, y mucho más de lo que se habría producido a través de impactos de meteoritos.
Esto es algo interesante para comprender la historia de la Tierra, pero también abre una nueva perspectiva para pensar sobre la vida en otros lugares. Este es un mecanismo que puede funcionar en planetas donde los impactos de meteoritos se han vuelto raros, dice Hess. Este modelo de vida a través de los rayos se limita a entornos con aguas poco profundas: los rayos deben producir fulgurita en áreas donde pueda disolverse adecuadamente para liberar el fósforo, pero donde no se pierda en una gran masa de agua. Pero este límite puede no ser necesariamente algo malo. En un momento en que la astrobiología está obsesionada con los mundos oceánicos, el estudio vuelve a centrar la atención en lugares como Marte que no se han sumergido en aguas globales.
Para ser claros, el estudio no sugiere que los impactos de meteoritos no jueguen ningún papel en hacer que el fósforo sea accesible para la vida. Y Hess enfatiza que otros mecanismos, como los respiraderos hidrotermales, pueden simplemente pasar por alto la necesidad de meteoritos o rayos.
Y, por último, hace más de 3500 millones de años, la Tierra no tenía el aspecto que tiene hoy. No está completamente claro que haya suficiente roca expuesta al aire, donde podría ser alcanzada por un rayo y conducir a la producción de schreibersita, para que el fósforo esté disponible.
Hess dejará que otros científicos manejen esas preguntas, ya que el estudio se encuentra fuera de su trabajo normal. Pero espero que esto haga que la gente preste atención a las fulguritas y pruebe aún más la viabilidad de estos mecanismos, dice. Espero que nuestra investigación nos ayude a considerar si debemos buscar vida en ambientes de aguas poco profundas, como lo estamos actualmente en Marte.