Indicios de vida en Marte: el Meteorito ALH84001

Indicios de vida en Marte: el Meteorito ALH84001

Investigador del Departamento de Materiales del CEIT (San Sebastián)

Introducción

El 16 de agosto de 1996 se publicó en la revista Science un polémico artículo titulado “Búsqueda de vida pasada en Marte: posible residuo de actividad biogénica en el meteorito ALH84001” (“Search for Past Life on Mars: Possible Relic Biogenic Activity in Martian Meteorite ALH84001”, Science, 273, 924 (1996)), firmado por David S. McKay y otros investigadores de la NASA (Centro Espacial Johnson) y de las Universidades de Stanford (California), Georgia y McGill (Montreal). Unos días antes habían convocado una rueda de prensa de la que se hizo eco prácticamente toda la prensa internacional. Tras ella, hubo periodistas que hablaron de marcianos, platillos volantes y cosas del estilo, aunque la información del artículo –como se deduce de su título– no era ni mucho menos tan pretenciosa.

En síntesis, estos autores informan de una serie de indicios que, tomados en su conjunto, pueden indicar la existencia de vida fósil en Marte; o más concretamente, que hace 3600 millones de años pudo existir actividad biogénica en la superficie del planeta rojo. Muchos investigadores han puesto en duda las afirmaciones vertidas en ese artículo, y en este momento no existe ni mucho menos unanimidad a la hora de valorar las pruebas.

En estas líneas trataré de explicar cómo se ha llegado a la certeza de que el ALH84001 es un meteorito marciano; y en qué consisten las pruebas aportadas por McKay y sus colaboradores para llegar a la conclusión enunciada en el título de su artículo.

El meteorito ALH84001

El meteorito denominado ALH84001 fue encontrado en diciembre de 1984 en una expedición de búsqueda de meteoritos organizada por la NASA. El hallazgo se produjo en el campo de hielo de las Allan Hills, lo cual explica el nombre que se dio al meteorito. Es una roca de 1,93 kg de peso y de dimensiones aproximadas 15 x 10 x 7 cm (ver Figura 1). Estaba parcialmente cubierto de un vidrio negro, la corteza de fusión, originada por la vitrificación de los minerales al entrar el meteorito en la atmósfera terrestre. En la Antártida, el interior del meteorito tenía coloración verdosa, lo que dio lugar a las primeras especulaciones; sin embargo, de vuelta a la civilización, su aspecto era grisáceo. Actualmente el ALH84001 se conserva en el Laboratorio de Procesamiento de Meteoritos del Centro Espacial Johnson, de la NASA.

Desde el punto de vista de su composición química, el meteorito ALH84001 es una roca ígnea, en concreto una ortopiroxenita: consta fundamentalmente de granos gruesos de ortopiroxeno [(Mg,Fe)SiO3], además de pequeñas cantidades de otros minerales como masquelinita [NaAlSi3O8], olivino [(Mg,Fe)SiO4], cromita [FeCr2O4], pirita [FeS2] y apatita [Ca3(PO4)2].

Existen 12 meteoritos de los que hay certeza de su origen marciano: son los meteoritos denominados SNC (toman el nombre de Shergotty, Nakhla, Chassigny, los tres primeros

casos), aunque éste es más de tres veces más antiguo que los otros 11. Uno de los métodos para comprobar este origen es el estudio de la composición de las trazas de gas atrapado en poros del meteorito, comparado con los análisis de la atmósfera que realizó en 1976 la sonda Viking. En la Figura 2 se muestra esta comparación para otro de los meteoritos SNC. De la misma manera, analizando otros isótopos también se puede establecer con certeza el origen de cada meteorito. Tanto la atmósfera marciana como las distribuciones de isótopos son completamente distintas de las de la Tierra, Venus o cualquier otra fuente conocida; una coincidencia tan increíblemente exacta sólo se puede explicar racionalmente por el origen marciano del meteorito.

La historia del ALH84001 se ha logrado reconstruir con distintos métodos de análisis. La roca ígnea encontrada en el meteorito ha sido datada en 4500 millones de años (4,5 Ga), la época en que se formó el planeta Marte. La roca se originó bajo la superficie del planeta, y fue fragmentada intensamente por impactos de meteoritos que bombardearon los planetas interiores del Sistema Solar. Hace 3,6 ó 4 Ga, un periodo en el que se piensa que el planeta era más cálido y húmedo, agua líquida penetró en las fracturas de las rocas subterráneas, formando posiblemente un acuífero subterráneo.

Debido a la saturación de dióxido de carbono en el agua, procedente de la atmósfera marciana, en las grietas se depositaron minerales carbonatados. McKay propone que algunos organismos vivos podrían haber participado en la formación de los carbonatos, siendo fosilizadas posteriormente algunas porciones de estos microorganismos, tal como se forman los fósiles terrestres. Después, hace 15 millones de años, un gran cometa o asteroide chocó contra Marte, proyectando una porción de roca desde su posición subterránea con fuerza suficiente para escapar de la gravedad del planeta. Durante millones de años, este trozo de roca viajó a través del espacio, hasta que se cruzó con la órbita de la Tierra hace 13.000 años, y cayó como meteorito en la Antártida.

En resumen, de manera esquemática estos son los hitos principales de la historia del ALH84001:

 Hace 4,5 Ga (4.500.000.000 años): solidificación a partir de lava fundida: cristalización y enfriamiento, proceso típico de una roca ígnea, formada a partir de un volcán marciano primitivo. La medición de esta fecha se ha realizado mediante la relación de isótopos en el sistema Sm-Nd.

 4,0 Ga: calentamiento y deformación por un gran choque: se produjo el impacto en las proximidades de un meteorito o un asteroide, lo cual provocó una fusión y nueva solidificación. Medición: sistema 40K-40Ar (última solidificación). Confirmación: relación de isótopos en el sistema Rb-Sr.

 3,6 Ga: infiltración de un líquido. Depósito en las grietas de la roca de glóbulos redondeados de carbonatos minerales. Ahí se encuentran los fósiles de “bacterias”. Datación: sistema 40K-40Ar.

 1,6 Ma: segundo impacto de meteorito, de tamaño 0,5-2 km; formó un cráter de 10-100 km. El impacto provoca la expulsión de Marte de trozos de roca marciana, entre ellos nuestro meteorito; la velocidad de escape necesaria es superior a 5,4 km/s. Datación de este hito: tiempo de exposición a rayos cósmicos: 3He, 21Ne, 38Ar.

meteorito. Datación de este hito: cesa la exposición a rayos cósmicos, lo que afecta a la relación de isótopos 14C, 10B, 36Cl.

 Verano austral 1984-1985: hallazgo en la Antártida, por buscadores de meteoritos del programa ANSMET (ANtartic Search for METeorites). Encontraron 7000 meteoritos: triple que el resto de los meteoritos existentes.

 9 años después, en 1993, se catalogó el meteorito como proveniente de Marte.

 16 agosto 1996: artículo en Science de McKay y colaboradores.

El artículo de Science: las pruebas

McKay y sus colaboradores describen tres grupos de características en el ALH84001 que interpretan como evidencias de vida pasada en Marte: formas similares a bacterias, granos minerales microscópicos e hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH). Estas características se encuentran todas ellas en (y cerca de) unos glóbulos de carbonatos minerales, cuya formación habría estado asociada a esos organismos fósiles. A continuación describiré brevemente los glóbulos de carbonatos, para posteriormente comentar los tres grupos de pruebas aportadas en el artículo de McKay.

a) Glóbulos de carbonatos minerales

En el interior del ALH84001 se han encontrado unos glóbulos de carbonatos minerales de tamaño comprendido entre 1 y 250 m, que se localizan en fracturas y poros del meteorito (ver Figura 3). Por análisis de los isótopos de oxígeno, se ha deducido que los glóbulos se formaron a temperaturas entre 0 y 80 °C. Estas características son compatibles con la idea de que la formación de los glóbulos estuvo asociada a la presencia de agua líquida.

b) Formas similares a bacterias

Las pruebas más llamativas para los profanos –y más reproducidas en la prensa– son unas formas similares a bacterias, observadas por microscopía electrónica de barrido (SEM) de alta resolución. Todas ellas se observan en los granos de carbonatos. Son estructuras elípticas, cordadas y tubulares. Su tamaño ronda los 20-100 nm (ver Figura 4).

Las pruebas que aportan los investigadores de que estas formas son bacterias fósiles son:

 Tienen la misma forma y tamaño que organismos vivos conocidos (nanobacterias). Contra este argumento, se ha sugerido que hay procesos inorgánicos que producen formas semejantes a éstas; que las primeras bacterias terrestres eran centenares de veces mayores que las del ALH84001; y que además habría que tener evidencia de paredes celulares, evidencia de reproducción, evidencia de crecimiento y evidencia de colonias de células.

 Son parte de la roca, no se produjeron durante el estudio: la observación en el microscopio requiere depositar sobre la muestra, por evaporación, una fina capa conductora, en este caso de oro y paladio; a veces esa capa oculta algunos objetos. Sin embargo, los investigadores analizaron otras muestras de prueba y no detectaron las formas microscópicas.

 No son bacterias terrestres que entraran en la Antártida: para asegurarse de que no se trataba de contaminación, manipularon en paralelo otras muestras testigo, en las que tampoco detectaron las formas microscópicas.

c) Granos minerales microscópicos

El equipo encontró compuestos poco frecuentes –sulfuros de hierro y magnetita– que son producidos generalmente por las bacterias anaerobias y otros microorganismos en la Tierra. Los compuestos fueron hallados mediante microscopía de transmisión, como granos microscópicos en posiciones directamente relacionadas con las estructuras en forma de fósiles y los glóbulos de carbonato del meteorito. Se habrían necesitado unas condiciones extremas – condiciones que difícilmente habrían sido encontradas por el meteorito– para producir estos compuestos tan próximos unos a otros si la vida no estuviera involucrada.

El carbonato contenía pequeños granos de magnetita que son casi idénticos a los restos fósiles de carácter magnético que frecuentemente dejan algunas bacterias sobre la Tierra. También se encontraron en los carbonatos otros minerales comúnmente asociados en la Tierra a la actividad biológica (pirrotita y greigita).

d) PAH (hidrocarburos aromáticos policíclicos)

Los investigadores de la Universidad de Stanford utilizaron un espectrómetro de masas por láser –el más sensible de los instrumentos de su tipo en el mundo– para buscar la presencia de la familia de moléculas orgánicas denominadas PAH (hidrocarburos aromáticos policíclicos). Cuando los microorganismos mueren, las complejas moléculas orgánicas que contienen se degradan frecuentemente para producir PAH. Los PAH se encuentran frecuentemente asociados en la Tierra a rocas sedimentarias antiguas, carbones y petróleos y pueden ser simples contaminantes del aire.

Los científicos no sólo encontraron los PAH en el ALH84001 en cantidades fácilmente detectables, sino que descubrieron que estas moléculas estaban concentradas en la vecindad de los glóbulos de carbonatos. Estos hallazgos parecen ser consistentes con la proposición de que son el resultado de un proceso de fosilización. Además, la excepcional composición de los PAH del meteorito es consistente con lo que los investigadores esperan de la fosilización de microorganismos muy primitivos. En la Tierra, los PAH aparecen siempre bajo miles de formas, pero en el meteorito, están dominados solamente por una docena de compuestos diferentes. La simplicidad de esta mezcla, combinada con la falta de PAH ligeros, también difiere bastante de lo que se había estudiado previamente en los meteoritos no marcianos. La posición de los PAH también parece confirmar que la posible presencia de la vida es de origen extraterrestre. No se han encontrado PAH en la corteza exterior del meteorito, pero la concentración de PAH aumenta en el interior del meteorito hasta niveles superiores a los que se han encontrado siempre en la Antártida (ver Figura 5). Si las moléculas orgánicas hubieran sido el resultado de la contaminación del meteorito durante su estancia en la Tierra, en el exterior del meteorito se habrían encontrado concentraciones de PAH mayores que en el interior.

recogida de muestras en Marte, mediante el envío de naves. Un estudio sobre el terreno sería mucho más efectivo para el hallazgo de microorganismos fósiles.

Sin embargo, en la comunidad científica continúa el escepticismo. Las objeciones fundamentales a este estudio son que los microfósiles son demasiado pequeños, y que todas las pruebas tienen explicaciones alternativas de origen inorgánico. De momento, las tesis de este artículo son hipótesis de trabajo: la solución puede estar en el plazo de 1 ó 2 años.

Conclusión

El meteorito ALH84001 es indudablemente un meteorito marciano. Existen tres tipos de pruebas que sugieren la existencia de formas de vida primitiva en Marte (formas similares a bacterias, granos minerales microscópicos e hidrocarburos aromáticos policíclicos), todas ellas relacionadas con unos granos de carbonatos minerales. Dichas pruebas son insuficientes por separado, pero se apoyan mutuamente.

En mi opinión, la conclusión más fuerte es que ALH84001 contiene hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) que se formaron en Marte. Estas moléculas de PAH se pueden relacionar con los microorganismos marcianos, como sugieren McKay y sus colaboradores. Los PAH también se podrían haber formado sin ayuda de organismos vivos, en lo que se podría denominar química orgánica prebiótica. Pero probar la existencia de un sistema químico orgánico prebiótico en Marte sería casi tan excitante como probar la existencia de la propia vida.

Figura 2.- Comparación de la atmósfera hallada en un meteorito SNC (EETA79001) y la atmósfera de Marte, según los análisis realizados por el Viking: si un punto cae sobre la diagonal, ese gas o isótopo tiene la misma abundancia en el meteorito que en la atmósfera marciana.

Figura 3.- Fotografía de microscopio electrónico de los glóbulos de carbonatos, alrededor de los cuales se concentran los indicios de vida primitiva.

Figura 4.- Fotografía de microscopio electrónico de barrido de alta resolución donde se ven formas ovaladas y elongadas asociadas con los glóbulos de carbonatos del ALH84001.

Figura 5.- Análisis químico de varios de los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) detectados en el ALH84001. Su concentración es casi nula en la corteza de fusión (500 micras), lo que indica que esas moléculas estaban en el meteorito antes de su entrada en la Tierra, y no son contaminación.