Si hubiera vida extraterrestre en nuestro sistema solar, los organismos podrían parecerse a estas criaturas

Imágenes de fumarolas de lo profundo del mar, ocultas bajo capas de hielo, ofrecen algunos de los primeros vistazos a criaturas que logran desarrollarse en condiciones similares a las de las lunas acuosas.viernes, 22 de noviembre de 2019

Afuera, el sol poniente tiñe el cielo otoñal de un brillante color lavanda, un tono que perdura sobre una inmensa manta de hielo. Aquí, en las costas del norte de Groenlandia, el océano Ártico se disfraza de tierra, un entramado nevado formado por una fina capa de témpanos de hielo y pilas puntiagudas de restos cristalinos. Lo único que delata esta ilusión es el sutil movimiento de nuestro barco (el rompehielos noruego R.V. Kronprins Haakon). 

Llegar a esta maravilla del hielo desde la pequeña ciudad minera de Longyearbyen, el puerto más poblado del archipiélago de Svalbard en Noruega, llevó más tiempo que lo esperado. Ahora que ya estamos aquí, Chris German no presta demasiada atención al dramático paisaje marino. En cambio, observa atentamente a una criatura del fondo marino, y se prueba sombreros. Cada 10 minutos aproximadamente, tira un sombrero distinto sobre su cabeza, pasando por artículos que incluyen un ushanka de piel de foca falsa, un fez tejido color naranja, y un gorro de lana de la Woods Hole Oceanographic Institution, centro de investigación en donde trabaja.     

El cambio de vestuario ayuda a German a pasar el rato mientras esperamos para dar el primer vistazo a nuestra excavación: una rota porción de fondo marino que bombea fluidos humeantes y sobre calentados hacia la oscuridad, quizá proporcionando energía a uno de los ecosistemas más alienígenas de la Tierra. Esta imprecisa zona se llama campo hidrotermal Aurora. Es el campo de ventilación hidrotermal más al norte que se conoce hasta ahora, y es uno de los más profundos del mundo, ubicado a casi 40 kilómetros por debajo de una cubierta permanente de banquisa.

El hecho de explorar lo profundo del mar, lo mismo que sucede cuando lo hacemos en lo profundo del espacio, es una aventura de alto riesgo. El abismal fondo marino es un lugar que no perdona, ni siquiera a los robots más duros; y esta misión ya ha visto su cuota de accidentes, incluyendo momentos que paralizaron el corazón, como cuando parecía que el equipo había perdido su principal rover submarino en el helado océano polar.     

Pero en este violeta atardecer, tras varias horas de haber recorrido sin rumbo un lodoso fondo marino, una cámara de alta definición atada debajo de la embarcación por fin pasó directamente sobre unas enormes fauces en la corteza de la Tierra. Gracias a pantallas ubicadas por toda la embarcación, el material reveló una cortina de humo negro que salía como chorro desde el interior de un cráter de casi 152 centímetros de ancho, algo sorprendente en este tipo de fumarolas submarinas.  

“Es una cortina de humo enorme”, dijo German, pausando su rotación de sombreros. “Esto es mucho más de lo que sabíamos que había aquí”.

Más tarde esa misma noche, la misma cámara volaría sobre el lugar dos veces más; y vuelos múltiples a lo largo de la semana siguiente revelarían terreno muy irregular en la ladera sur del monte submarino Aurora. Las imágenes revelaron que el campo de ventilación está cubierto por chimeneas extintas, pilas de minerales expulsados, y no solo una fumarola negra sino al menos tres. 

Los resultados ofrecen el mejor vistazo hasta ahora de un ecosistema exótico y cubierto de hielo. Una mejor comprensión de esta remota biósfera podría ayudar a los científicos a descubrir cómo las criaturas se mueven por los profundos océanos de la Tierra, y si las aguas del Ártico forman un camino para los animales que se desplazan entre las cuencas del Atlántico y del Pacífico.   

“La idea es poder realmente comprender esta zona mientras está impoluta”, señala Eva Ramirez-Llodra, ecóloga de aguas profundas y líder del proyecto, del Instituto Noruego de Investigación del Agua. “Si el cambio climático elimina el hielo, ésta se convertirá en una ruta mucho más utilizada para ir hacia el Pacífico, y podría convertirse en un área despejada para posibles actividades de minería, pesca... es bueno saber qué hay allí”. 
  

Además, las fumarolas de Aurora podrían contener las claves para detectar seres vivos en los profundos océanos de otros planetas. Por ahora, Aurora es uno de los análogos del Planeta Tierra más parecidos a aquellas fumarolas del fondo marino que se cree existen en remotos océanos, incluyendo en las lunas heladas Europa y Enceladus, consideradas como los mejores lugares para buscar vida extraterrestre.

“Los océanos extraterrestres son muy cautivantes a la hora de buscar vida alienígena”, afirma Kevin Hand, explorador de National Geographic y astrobiólogo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, que formó parte de la expedición Aurora. “Siempre que hemos hallado agua en estado líquido en la Tierra, hemos hallado vida”. 

Gran cantidad de fumarolas

En general, las fuentes hidrotermales oceánicas surgen cuando el agua de mar se filtra por las grietas de la corteza terrestre y se mezcla con rocas calientes debajo de la superficie. Dichas rocas fundidas, enterradas debajo de la superficie, calientan el agua salada y funcionan como combustible de reacciones químicas que brotan a través de las fumarolas. La continua extrusión de agua de mar sobre calentada y rica en minerales provee el calor y la energía que ciertos organismos necesitan para poder vivir en estas profundidades frías y oscuras. Se trata de una colección de criaturas entre las que se incluyen gusanos de tubo gigante, panopeas generosas, camarones ciegos y microbios extremos.      

Durante mucho tiempo, la sabiduría canónica había sugerido que la actividad de fuentes hidrotermales solo podía existir en las dorsales medio oceánicas de más rápida expansión (como, por ejemplo, la Dorsal del Pacífico Oriental), en donde las placas tectónicas se alejan unas de otras a velocidades cercanas a 18 centímetros por año. En estas uniones planetarias en rompimiento, la rápida expansión de la corteza terrestre significa que siempre hay magma fresco disponible para alimentar las fumarolas.
   

En el sitio Aurora, una chimenea de casi un metro de alto escupe humo negro (arriba a la derecha) cerca de chimeneas caídas dispersas por el fondo marino como si fueran troncos de árboles en un bosque. Las manchas color amarillo pálido se deben a óxido de hierro producido por microbios de la fumarola; mientras que los puntos blancos son organismos agrupados alrededor de la fuente, que vomita fluidos ricos en nutrientes con una temperatura mayor a 299°C.
Fotografía de OFOBS, AWI team

Con los años, sin embargo, German y sus colegas han descubierto fumarolas que ocupan una variedad de crestas, incluso algunas que lánguidamente toman sus propios caminos. Nuestro blanco más reciente, la Dorsal de Gakkel, es una grieta volcánica que divide al océano Ártico en dos partes iguales y que se está expandiendo a una velocidad de menos de 127 centímetros por año.

“Ninguna zona está exenta de sufrir actividad hidrotermal”, indica German. “Ya podemos dejar de lado ese mito”.
En el 2001, los científicos primero fueron en búsqueda de cortinas de humo hidrotermales a lo largo de la Dorsal de Gakkel. Durante dicha caza, una capa de agua turbia cerca del fondo marino apuntaba a la existencia de actividad hidrotermal, y una roca desenterrada trajo consigo los restos de una chimenea extinta. Ambas observaciones podían explicarse con fumarolas negras, el tipo de fuentes que sueltan enormes cortinas de humo oscuras y calientes al agua.

Una vista del sumidero formado por los sedimentos del campo hidrotermal Aurora muestra capas geológicas a través del tiempo. Es muy probable que las capas superiores, de color canela, representen detritos continentales erosionados por glaciares del norte de Groenlandia, que fueron barridos pendiente abajo hasta esta locación. Las capas más profundas, de color blanco, podrían representar rocas volcánicas alteradas hidrotermalmente; y en la base se observa roca volcánica color gris oscuro.
Fotografía de OFOBS, AWI team

En el 2014, durante una segunda cruzada, German y sus colegas regresaron a Aurora a bordo del rompehielos Polarstern. Buscaron fumarolas yendo tras marcas hidrotermales en la columna de agua y, hacia el final de la travesía, arrojaron a las profundidades una cámara de alta definición. Tan solo dos horas antes de que llegara la hora de volver a casa, el equipo logró dar el primer vistazo a una pequeña chimenea, una fugaz aparición de una fumarola humeante que se deslizó entre los márgenes de varias imágenes.

Pero las marcas de fumarolas escritas dentro del mar helado sugerían que algo mucho más grande debía yacer allí debajo. Alentados por dicho descubrimiento, la expedición de este año, conocida bajo la sigla HACON, intentó poner el campo hidrotermal Aurora en contexto. ¿Cuán extenso es todo el sistema? ¿Qué tipo de química supone? ¿Puede esta actividad sostener un ecosistema en lo profundo del mar y, de ser así, qué tipo de organismos habitan allí?

Y, para los astrobiólogos a bordo, ¿qué conocimientos podría este sitio acarrear en pos de los esfuerzos por detectar vida en planetas oceánicos cubiertos de hielo a lo largo de todo el sistema solar?   

Como el Champagne malo

El hecho de responder estas preguntas trajo aparejados desafíos incluso antes de que el rompehielos zarpara. La cámara de alta definición llamada Ocean Floor Observation and Bathymetry System (OFOBS), que resultó ser tan vital para la misión, al principio estuvo mal dirigida con engranajes destinados a otra expedición polar. Peor aún, Nereid Under Ice (NUI), un sumergible apto para gran profundidad operado remotamente desde Woods Hole, casi se pierde en lo profundo.  

NUI es un sumergible de última generación, su valor es de 2,5 millones de dólares, y apenas tiene el tamaño de una minivan. Puede permanecer medio día debajo del agua antes de necesitar una recarga; puede alejarse de la embarcación por más de 40 kilómetros; y puede sumergirse casi 5 kilómetros sin implosionar, lo que le permite trabajar bajo una gruesa capa de hielo.   

El sumergible color naranja brillante tiene un cerebro a bordo, que le permite funcionar sin seres humanos, pero también puede ser piloteado de manera remota, lo que significa que los científicos que observan presas en vivo desde sus cámaras pueden darle la orden de extraer animales específicos del fondo del mar, cargar tubos de ensayo con ciertos sedimentos, y meter sondas específicamente diseñadas dentro de fluidos sulfúricos efervescentes que brotan de fumarolas hidrotermales. El geoquímico Eoghan Reeves de la Universidad de Bergen, quien, por accidente, una vez tomó un trago de libación del fondo del mar, dice que la burbujeante mezcla le recuerda a un champagne malo: “Simplemente, huele horrible, y su sabor es tan feo como su olor”.

Dos días después de llegar al monte submarino Aurora, NUI se zambulló y no volvió a aparecer. A medida que el sumergible se acercaba a su profundidad meta, sus sistemas de a bordo se fueron apagando uno por uno. Los ingenieros trataron de lograr que subiera a flote por sí mismo, activando un mecanismo de resguardo que debería haber liberado las pesas de buceo y restaurado la capacidad para flotar. En vez de subir, el NUI dejó de moverse, sus lecturas de lo profundo se convirtieron en una línea que avanzaba a lo largo de una pantalla en la sala de control del barco.   

“Las probabilidades de que se encuentre en el fondo del mar son muy altas – en cuyo caso estaríamos fuera del juego”, dijo finalmente Andy Bowen, director del National Deep Submergence Facility del WHOI. Sin NUI, incluso lograr un vistazo a la fumarola significaba depender solamente de OFOBS, la cámara de alta definición. Pero esa cámara no es orientable y apenas podía ser arrastrada detrás del barco, lo que significaba que poder divisar con éxito la cortina de humo submarina dependía de un trabajo en equipo para empujar hielo o témpanos tan finos que se rompían. 

“Sabíamos que salir a la luz allí iba a ser difícil, que nos enfrentaríamos a desafíos, pero esto va más allá de todas nuestras expectativas”, señaló Benedicte Ferre, oceanógrafo físico de la Universidad de Tromsø.

El Mordor de las profundidades

Afortunadamente, NUI reapareció a los tres días. El mecanismo de resguardo tan solo se demoró más de lo anticipado. Mejor aún, mientras reparaban NUI, mosaico de hielos que cubría a Aurora permitió que el capitán del barco hiciera volar la cámara OFOBS directamente sobre el campo hidrotermal. 

Esa noche, los científicos se apiñaron alrededor de las cámaras de televisión colocadas a lo largo del barco, mirando con ansiedad cómo se movía el fondo marino con sus tonalidades oscuras. Pronto, una capa de grava casi negra se coló en la cámara, tapando el pegajoso lodo beige que había corrido durante varias horas. Aparecieron retazos naranjas y amarillos, y la cámara empezó a escalar una pared muy empinada.   

La formación de 15 metros de altura apareció de la nada: una cúspide de material volcánico como vomitada desde el fondo marino. Los sedimentos parecidos a la piedra pómez se volvían cada vez más oscuros, y luego, por un momento, una violenta nube revuelta picó la esquina de la imagen, seguido por la curva mandíbula de un cráter gigante y dentado. A medida que el barco se iba moviendo, la nube se propagó hacia una enorme cortina de humo negro que envolvió a la cámara y siguió su camino ondeante hacia arriba por casi 800 metros. Esta fumarola era claramente un monstruo en comparación con cualquier chimenea promedio. Imágenes posteriores revelarían aún más fumarolas negras en el fondo marino. 

“Satánico, como las trituradoras satánicas de la Revolución Industrial. Mordor”, indicó German respecto de la fumarola gigante. “Sabíamos que debía haber más que lo que habíamos visto en el 2014”.

Basándose en las vastas pilas de sulfuros y chimeneas extintas, las fuentes Aurora seguramente hayan estado activas durante milenios, quizás incluso ayudaron a cimentar el fondo del Ártico con calor y minerales desde antes de que los primeros humanos llegaran al continente americano. 

Pero todavía no se sabe con exactitud durante cuánto tiempo ha estado erupcionando este sitio, y también hay otros varios misterios que el equipo pretende resolver. Sin muchas muestras de los seres vivos del lugar, por ejemplo, el equipo no dispone del material genético que necesita para responder fácilmente varias preguntas apremiantes respecto de cómo se mueven las criaturas entre las cuencas oceánicas.  

Esqueletos de sílice

Algo aún más desconcertante, al menos en cierto modo, es que el ecosistema Aurora parece ser escaso, al menos según lo que se puede ver en las fotografías de esta expedición. No hay praderas de gusanos de tubo gigante, lechos de mejillones, ni alfombras coloridas de anémonas. Incluso los tapetes formados por microbios, si bien visibles en algunas zonas, son notablemente austeros. Esta fuente, sin embargo, es el hogar de pequeños caracoles y de revoltosos crustáceos con forma de camarón llamados anfípodos. 

“No es nada en comparación con fumarolas de otros océanos, en donde hay enormes cantidades de animales”, señala Ramirez-Llodra, y agrega que “tenemos tan solo algunas imágenes. Y son imágenes grandiosas, pero aún no hemos inspeccionado la zona en detalle”.

Ana Hilário, ecóloga de la Universidad de Aveiro en Portugal, estaba particularmente asombrada por la ausencia de Sclerolinum, un tipo de gusano poliqueto que abunda en todo el resto de las profundidades del mar. Ella y Hans Tore Rapp, taxónoma de la Universidad de Bergen, sospechan que el fondo del Ártico podría estar apenas poblado principalmente debido a que el océano polar norte es aún muy joven geológicamente hablando (apenas 60 millones de años) y la fauna de lo profundo del mar aún no ha tenido tiempo suficiente para llegar a esas aguas y adaptarse a las condiciones extremas. 

Los únicos organismos que realmente parecen poder vivir en el área son dos tipos de esponjas vítreas, criaturas cuyo nombre se debe a sus esqueletos afiligranados y vidriosos. Con un ancho que a veces puede ser mayor a un metro, y una esperanza de vida de siglos, se suele decir que estas esponjas apenas son seres vivos. Quizá menos del cinco por ciento de su biomasa sea orgánica y el resto, sílice (el mismo material de la arena y el vidrio). 
Afortunadamente, NUI se lanzó a las profundidades después de que lo arreglaran y recolectó algunas esponjas vítreas de una zona cercana a la fumarola.     

Rapp sospecha que estas esponjas pueden sobrevivir en un ecosistema casi sin nutrientes y obstruido por carbono precisamente porque no requieren de muchas partículas de carbono orgánico. En cambio, se han adaptado para sobrevivir con baja concentración de materia orgánica disuelta y forman sus esqueletos a partir de ladrillos a los que tienen fácil acceso.

“En las profundidades, siempre es muy fácil conseguir sílice”, menciona Rapp. “Construir un esqueleto casi no tiene costo”.

Las observaciones traen aparejadas algunas tentadoras posibilidades sobre lo que podría haber oculto en los mares más allá de nuestro planeta, en donde la luz del sol es escasa y la única fuente de energía fiable podría ser aquella generada químicamente por las agitadas entrañas de una luna helada. 

Kevin Hand dice que mucho del trabajo que está haciendo en la NASA implica descubrir qué tipos de bioformas hay que buscar en las glaciales vainas que envuelven los mares de otros planetas. Esa es una de las razones por las que está estudiando el hielo de Aurora: para descubrir si contiene marcas de fumarolas en las que podría haber vida y que los científicos puedan aprender a reconocer (en nuestro planeta y quizá también en otros planetas).   

«Usar el hielo como ventana al océano subyacente es relevante para aprender cómo son estos océanos fuera de la Tierra», afirma.

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