Equipo de redacción de Ciencia NASA

Investigadores que analizan roca pulverizada a bordo del vehículo explorador Curiosity de la NASA han encontrado los compuestos orgánicos más grandes en el planeta rojo hasta la fecha. El hallazgo, publicado el 25 de marzo en la publicación científica Proceedings of the National Academy of Sciences, sugiere que la química prebiótica podría haber avanzado más en Marte de lo que se había observado anteriormente.

Los científicos realizaron pruebas con una muestra de roca existente dentro del minilaboratorio de Análisis de Muestras en Marte (SAM, por sus siglas en inglés) de Curiosity y encontraron moléculas de decano, undecano y dodecano. Se cree que estos compuestos, que están formados por 10, 11 y 12 átomos de carbono, respectivamente, son los fragmentos de ácidos grasos que se conservaron en la muestra. Los ácidos grasos se encuentran entre las moléculas orgánicas que forman los componentes químicos básicos de la vida en la Tierra.

Los seres vivos producen ácidos grasos para ayudar a formar las membranas celulares y realizar otras funciones. Pero los ácidos grasos también se pueden producir en ausencia de vida, mediante reacciones químicas desencadenadas por diversos procesos geológicos, incluyendo la interacción del agua con minerales en respiraderos hidrotermales.

Si bien no hay forma de confirmar la fuente de las moléculas identificadas, encontrarlas es emocionante para el equipo científico de Curiosity por un par de razones.

Los científicos de Curiosity habían descubierto anteriormente moléculas orgánicas pequeñas y simples en Marte, pero hallar estos compuestos más grandes aporta la primera evidencia de que la química orgánica avanzó en Marte hacia el tipo de complejidad requerida para el origen de la vida.

Esta gráfica (en inglés) muestra las moléculas orgánicas de cadena larga decano, undecano y dodecano. Estas son las moléculas orgánicas más grandes que se hayan descubierto en Marte hasta la fecha. Fueron detectadas en una muestra de roca perforada conocida como “Cumberland” que fue analizada por el laboratorio de Análisis de Muestras en Marte dentro del vientre del rover Curiosity de la NASA. Este rover, cuya selfie está en el lado derecho de la imagen, ha estado explorando el cráter Gale desde 2012. Una imagen del agujero de perforación de Cumberland se ve tenuemente en el fondo de las cadenas de moléculas. NASA/Dan Gallagher

Este nuevo estudio también aumenta las probabilidades de que las moléculas orgánicas grandes que solo se pueden producir en presencia de vida, conocidas como “biofirmas”, pudieran conservarse en Marte, disipando las preocupaciones de que dichos compuestos hayan sido destruidos después de decenas de millones de años de exposición a la radiación intensa y la oxidación.

Este hallazgo es un buen augurio para los planes de traer muestras de Marte a la Tierra para analizarlas con los instrumentos más sofisticados que se encuentran disponibles aquí, dicen los científicos.

“Nuestro estudio demuestra que, incluso hoy en día, al analizar muestras de Marte, pudiéramos detectar firmas químicas de vida pasada, si alguna vez existió en Marte”, dijo Caroline Freissinet, autora principal del estudio y científica investigadora del Centro Nacional Francés de Investigación Científica en el Laboratorio de Atmósferas y Observaciones Espaciales en Guyancourt, Francia.

En 2015, Freissinet codirigió un equipo que, en un primer estudio, identificó de manera concluyente moléculas orgánicas marcianas en la misma muestra que se utilizó para el estudio actual. Apodada “Cumberland”, la muestra ha sido analizado con SAM muchas veces, utilizando diferentes técnicas.

NASA’s Curiosity rover drilled into this rock target, «Cumberland,» during the 279th Martian day, or sol, of the rover’s work on Mars (May 19, 2013) and collected a powdered sample of material from the rock’s interior. Curiosity used the Mars Hand Lens Imager (MAHLI) camera on the rover’s arm to capture this view of the hole in Cumberland on the same sol as the hole was drilled. The diameter of the hole is about 0.6 inches (1.6 centimeters). The depth of the hole is about 2.6 inches (6.6 centimeters). NASA/JPL-Caltech/MSSS

En mayo de 2013, Curiosity perforó la muestra Cumberland proveniente de una zona del cráter Gale de Marte llamada “Yellowknife Bay”. Los científicos estaban tan intrigados por Yellowknife Bay, que parecía ser el antiguo lecho de un lago, que enviaron el rover allí antes de dirigirlo en la dirección opuesta hacia su destino principal, el monte Sharp, que se eleva desde el suelo del cráter.

El desvío valió la pena: Cumberland resulta estar repleta de prometedoras pistas químicas sobre el pasado del cráter Gale, el cual tiene unos 3.700 millones de años de antigüedad. Los investigadores han encontrado previamente que esta muestra es rica en minerales de arcilla, los cuales se forman en el agua. Tiene abundante azufre, el cual puede ayudar a preservar las moléculas orgánicas. Además, Cumberland tiene muchos nitratos, que en la Tierra son esenciales para la salud de las plantas y los animales, y metano, hecho con un tipo de carbono que en la Tierra está asociado con los procesos biológicos.

Quizás lo más importante es que los científicos determinaron que Yellowknife Bay era, de hecho, el sitio donde existió un antiguo lago y que proporcionaba un entorno que podía concentrar moléculas orgánicas y conservarlas en una roca sedimentaria de grano fino llamada lutolita, o fangolita.

“Existe evidencia de que existió agua líquida en el cráter Gale durante millones de años, y probablemente mucho más tiempo, lo que significa que hubo tiempo suficiente para que ocurriera la química de formación de vida en estos entornos de cráteres y lagos de Marte”, dijo Daniel Glavin, científico principal para la misión de retorno con muestras en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y coautor del estudio.

El reciente descubrimiento de compuestos orgánicos fue un efecto secundario de un experimento no relacionado para examinar Cumberland en busca de señales de aminoácidos, los cuales son los componentes básicos de las proteínas. Después de calentar la muestra dos veces en el horno de SAM y luego medir la masa de las moléculas liberadas, el equipo no observó evidencia de aminoácidos. Pero sí vieron que la muestra liberaba pequeñas cantidades de moléculas de decano, undecano y dodecano.

Debido a que estos compuestos podrían haberse desprendido de moléculas más grandes durante el calentamiento, los científicos trabajaron a la inversa para descubrir de qué estructuras podrían haber provenido. Postularon que estas moléculas eran restos de los ácidos grasos ácido undecanoico, ácido dodecanoico y ácido tridecanoico, respectivamente.

Los científicos pusieron a prueba su predicción en el laboratorio, mezclando ácido undecanoico en una arcilla similar a la de Marte y llevando a cabo un experimento similar al realizado por SAM. Después de calentarse, el ácido undecanoico liberó moléculas de decano, como se predijo. Luego, los investigadores consultaron experimentos ya publicados por otros científicos para demostrar que el undecano podría haberse desprendido del ácido dodecanoico y el dodecano, del ácido tridecanoico.

Los autores encontraron un intrigante detalle adicional en su estudio, relacionado con el número de átomos de carbono que componen los presuntos ácidos grasos en la muestra. La columna vertebral de cada ácido graso es una cadena larga y lineal que tiene de 11 a 13 átomos de carbono, dependiendo de la molécula. En particular, los procesos no biológicos suelen producir ácidos grasos más cortos, con menos de 12 carbonos.

Es posible que la muestra de Cumberland tenga ácidos grasos de cadena más larga, dicen los científicos, pero SAM no está optimizado para detectar cadenas más largas.

Los científicos dicen que, en última instancia, existe un límite a cuánto pueden inferir a partir de los instrumentos “cazadores” de moléculas que pueden enviarse a Marte. “Estamos listos para dar el siguiente gran paso y traer muestras de Marte a nuestros laboratorios para resolver el debate sobre la vida en Marte”, dijo Glavin.

Esta investigación fue financiada por el Programa de Exploración de Marte de la NASA. La misión del Laboratorio Científico de Marte con el rover Curiosity está dirigida por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JLP, por sus siglas en inglés) de la NASA en el sur de California; el JPL es administrado por Caltech. El instrumento de Análisis de Muestras en Marte (SAM) fue construido y puesto a prueba en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. La CNES (Agencia Espacial Francesa) financió y proporcionó el subsistema de cromatógrafo de gases en SAM. Charles Malespin es el investigador principal a cargo de SAM.

Por Lonnie Shekhtman
Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland