La extinción masiva del Pérmico-Triásico acabó con los bosques de Pangea

Hace 251.4 millones de años tuvo lugar uno de los eventos más extraordinarios y dramáticos en la historia de la vida en la Tierra: la gran extinción del Pérmico-Triásico (P-Tr en adelante). Conocida también como “La Gran Muerte”, durante esta extinción masiva desaparecieron el 96% de las especies marinas, el 70% de los vertebrados terrestres, y 8-9 órdenes de insectos (la única extinción masiva de insectos registrada). Tendrían que pasar más de 30 millones de años para que la biodiversidad se recuperara. Las causas de la extinción no están del todo claras, y hay múltiples candidatos en liza: vulcanismo, impactos meteoríticos, anoxia oceánica, liberación de depósitos de metano, etc. De hecho, se apunta a que bien pudiera ser que varios de estos factores se hubieran aunado en un corto espacio de tiempo (~1 millón de años) dando lugar a la catastrófica extinción.

Terry Mckee

Uno de los aspectos interesantes de las extinciones masivas es el hecho de que las plantas suelen capearlas relativamente bien (aunque por supuesto, los ecosistemas varíen profundamente y haya especies vegetales que se vean desplazadas por otras).  En el caso de la extinción masiva P-Tr se aprecia precisamente como se producen cambios profundos en las especies dominantes, con un dato especialmente relevante en el registro geológico: no hay depósitos de carbón durante el Triásico Inferior, y sólo los hay muy pequeños y excepcionales durante el Triásico Medio. Esto puede indicar la desaparición de vegetación formadora de turba durante la extinción masiva, o podría ser simplemente debido a que el registro geológico del Triásico Inferior es muy incompleto y disperso. Sin embargo, un reciente trabajo de Mark A. Sephton y colaboradores parece apuntalar la primera interpretación. El trabajo en cuestión lleva por título

• Chemical constitution of a Permian-Triassic disaster species

y acaba de aparecer en Geology. En este trabajo Sephton et al. estudian restos fósiles de Reduviasporonites, un hongo que floreció durante el evento de extinción. El análisis de la firma geoquímica del mismo indica que se trata de un hongo (en contra de hipótesis anteriores que apuntaban a que era un alga) cuyo nicho ambiental es la madera en descomposición. Si a esto le unimos que hubo un pico masivo en la proliferación de este hongo durante el evento P-Tr, las piezas encajan para indicar que los bosques de Pangea fueron aniquilados por la extinción masiva, dándole a Reduviasporonites un entorno idóneo para su desarrollo. En este caso, parece que la causa más directa de la extinción de los bosques pudo estar en los flujos de lava basáltica originados en lo que hoy es Siberia. Estos flujos liberaron gases tóxicos que provocarían lluvias ácidas y un empobrecimiento de la capa de ozono. Un evento terrible para las especies que poblaban la Tierra en aquel entonces, pero gracias al cual la evolución tomó los derroteros que tomó y estamos hoy aquí.

El gas invernadero que resuelve la paradoja del joven Sol débil

Los orígenes de la vida se remontan a hace más de 3 500 millones de años (3.5 Ga) según indica la evidencia fósil. Aunque los detalles del proceso distan mucho de estar claros y hay diferentes hipótesis al respecto, sí puede afirmase que las condiciones ambientales de temperatura y la disponibilidad de agua líquida fueron determinantes (si no para la aparición de la vida en sí, al menos para los primeros pasos de su evolución en lo que hoy vemos). De manera un tanto intrigante, la existencia de estas condiciones favorables plantea en sí misma un enigma: hace 3-4 Ga el Sol no era más que una jovencísima estrella que comenzaba su camino por la secuencia principal, y su brillo era menor que el actual, apenas un 70% del de hoy en día. De acuerdo con la Ley de Stefan-Boltzmann, la temperatura de un cuerpo negro es proporcional a la raíz cuarta de la energía que emite por unidad de área, lo que nos deja con una temperatura de 0,7^0,25 = 91% de la actual. La temperatura de la Tierra es a su vez proporcional a la del Sol -asumiendo que el radio de éste y la distancia a la que nos hallamos no varía- lo que quiere decir que si en la actualidad debería ser de unos 279K sin contar el efecto invernadero, por aquel entonces sería de apenas 255K, o lo que es lo mismo unos frígidos -18ºC. Incluso con concentraciones de gases invernadero como las actuales la temperatura no subiría por encima del punto de congelación del agua, en contra de lo que la evidencia muestra. Es lo que se conoce como la paradoja del joven Sol débil.

Evolución del sol. Credit: Tablizer

Lógicamente, la composición de la atmósfera era muy diferente de la actual hace 3.5 Ga y la presencia de gases invernadero debió ser muy superior para permitir que la temperatura permaneciera por encima de 0ºC. El candidato más en boga era el socorrido CO₂, pero ahora un reciente estudio conjunto del Tokyo Institute of Technology y de la Universidad de Copenague arroja un nuevo escenario dominado por otro gas: el sulfuro de carbonilo (OCS).

El estudio en cuestión ha sido realizado por Yuichiro Ueno y colaboradores, lleva por título

• Geological sulfur isotopes indicate elevated OCS in the Archean atmosphere, solving faint young sun paradox

y ha sido publicado esta semana en PNAS. Ueno et al. han analizado la distribución de isótopos sulfurosos en rocas del Arcaico. Dicha distribución depende de la intensidad de la fotolisis del SO₂, la cual depende a su vez de la composición atmosférica en la Tierra primitiva, y en particular de los gases que puedan bloquear la radiación ultravioleta. De acuerdo con los modelos numéricos que han desarrollado, las concentraciones observadas son compatibles con una atmósfera rica en OCS. Este gas haría las veces de la actual capa de ozono, con un añadido especial: un potente efecto invernadero, mucho más efectivo que el del CO₂ y capaz de compensar la reducida energía solar. Más aún, el OCS actúa como catalizador para la formación de péptidos, lo que resulta sumamente interesante desde el punto de vista de la abiogénesis.

La vida encontró pues un ambiente favorable para su desarrollo gracias a la disponibilidad de agua líquida como disolvente. Formas de vida más sofisticadas se fueron abriendo camino, y hace alrededor de 3 Ga surgieron los primeros organismos fotosintéticos. Con ellos empezó el proceso de enriquecemiento atmosférico de oxígeno (los volcanes superficiales también ayudaron). Paradójicamente este oxígeno reaccionó con el azufre volcánico, dificultando la regeneración de la capa de sulfato de carbonilo y produciendo otros aerosoles sulfúricosde sulfato que actuaron como refrigerantes atmosféricos. Este proceso acabaría por dar lugar durante el Paloproterozoico a la glaciación global que cubrió completamente de hielo y nieve a la superficie terrestre.

Sólo 4 de cada 10 estadounidenses aceptan que América y África fueron parte de un mismo continente

Source: United States Geological Survey (USGS)

Las encuestas sobre cuestiones de ciencia  son estupendas para sacarle punta a los resultados, sobre todo si se realizan en los EE.UU. y el resultado es patentemente contrario a la evidencia científica. Éste es el caso de una encuesta de Daily Kos a la que he llegado vía Cosmic Variance y en la que la pregunta en cuestión es:

• ¿Cree Vd. que América y África fueron una vez parte del mismo continente?

La tectónica de placas forma parte currículo educativo básico en ciencias naturales y -aunque sea de manera superficial- el concepto debe ser familiar a partir de secundaria como muy tarde. Cabría esperar pues que la respuesta a la pregunta anterior fuera mayoritariamente positiva, aquí y en los EE.UU. Sin embargo, el resultado no es tan concluyente ni mucho menos. He aquí el desglose de las respuestas:

	SÍ	NO	NS
Total	42%	26%	32%
	SÍ	NO	NS
DEM	51%	16%	33%
REP	24%	47%	29%
IND	44%	23%	33%
Otros	42%	25%	33%
No votan	46%	22%	32%
	SÍ	NO	NS
Noreste	50%	18%	32%
Sur	32%	37%	31%
Medio Oeste	46%	22%	32%
Este	43%	24%	33%
	SÍ	NO	NS
Blanco	35%	30%	35%
Negro	63%	13%	24%
Hispano	55%	19%	26%
Otro	56%	19%	25%

El resultado global es que 4 de cada 10 estadounidenses acepta que América y África estuvieron unidos en Pangea, 1 de cada 4 lo niega, y 1 de cada 3 no está seguro de la respuesta.  Si se traza el retrato robot de los casos más extremos por recuerdo de voto y región, tenemos que un sureño republicano y blanco (e.g., Chuck Norris) sería el prototipo del negacionismo de Pangea, mientras que un negro demócrata de Nueva Inglaterra sería el que más claro tendría que Pangea existió.

Por supuesto es posible realizar una lectura positiva del resultado, del tipo “sólo 1 de cada 4 estadounidenses niega que África y América fueron parte del mismo continente”. No estoy muy seguro de que 1 de cada 4 sea una proporción pequeña, pero al menos es claramente minoritaria. La cuestión más interesante es en cualquier caso la razón por la que ese 26% niega la existencia de Pangea. Por un lado el perfil del negacionista sugiere una conexión con la población del cinturón biblico: al fin y al cabo si alguien se obstina en pensar que el mundo sólo tiene 6 000 años de edad, ¿cómo puede admitir algo como la deriva continental? Ya hubo de hecho ocasión de comentar algo relacionado durante la campaña republicana para la designación como candidato presidencial, cuando tres de los aspirantes dijeron que no creían en la evolución. Por otro lado, los propios encuestadores argumentan que la pregunta estaba intencionalmente formulada no para incidir en el aspecto de la deriva continental, sino para resaltar la unión entre África y América y provocar el rechazo/adhesión del encuestado. Según ellos sería por motivos raciales que un determinado segmento de la sociedad (mayormente blancos y/o conservadores y/o sureños) rechazó la relación y contestó negativamente, mientras que la población negra contestó afirmativamente de manera mayoritaria.

Siendo cierto que la pregunta es francamente mejorable si la intención es indagar sobre el conocimiento científico de la población, tiendo a pensar que la interpretación racial es un poco forzada. Quizás es que subestimo la relevancia de los prejuicios raciales frente a por ejemplo el fanatismo religioso. O quizás lo que subestimo es simplemente la estulticia de una parte (minoritaria pero no insignificante) de la sociedad estadounidense.

Actualización (12/08/09): Hay un matiz relevante que debe tenerse en cuenta: en inglés -y fundamentalmente en los EE.UU.- la palabra “America” hace referencia no al continente sino al propio país. Aunque el contexto puede permitir al encuestado captar la imagen global y pensar en el continente, también es cierto que la pregunta puede ser entendida en primera instancia como “¿cree Vd. que los EE.UU. y África eran parte del mismo continente?“. Esta formulación puede activar el rechazo racial a la asociación EE.UU./África en otro segmento de la población diferente de los fundamentalistas protestantes, por lo que los encuestadores no van desencaminados al señalar lo capcioso de la pregunta.

Platino extraterrestre, mezclado, no agitado

Cuando intentamos visualizar el remoto pasado de la Tierra y su intensa actividad geológica solemos acudir a una imagen mental de paisajes volcánicos, con grandes erupciones, lluvias de ceniza, lagos de lava, etc. Naturalmente esta imagen la construimos a partir de nuestra experiencia en las erupciones de hoy en día, por ejemplo las de los volcanes hawaianos cuya lava es sumamente fluida. Sin embargo, esta imagen no hace justicia a las características aún más extremas que la lava exhibía durante el Arcaico.

Flujo de lava del Puʻu ʻŌʻō, en el Kilauea (Hawai). Credit: United States Geological Survey

Se estima que el manto terrestre tenía en el Arcaico (hace de 3.8 a 2.5 Ga; 1 Ga = 10⁹ años) una temperatura superior a la actual en unos 500ºC debido al calor residual de la acreción terrestre y de la mayor abundancia de elementos radiactivos. Estas condiciones resultaban en la formación de magmas diferentes al basáltico común. Rocas ígneas como la komatita -cuyo punto de fusión supera los 1600ºC, frente a los aproximadamente 1200ºC de las lavas basálticas- daban lugar a extraordinarias inundaciones de lava. Y es que la komatita fundida se comporta como un fluido supercrítico (denso como la roca, viscoso como un gas, sin apenas tensión superficial): se desplazaría por la superficie sin apenas resistencia, pudiendo formar hilos fluidos de sólo 1 cm de tamaño.

Credit: United States Geological Survey

Dado el cambio de las condiciones del manto, estas rocas son hoy en día muy extrañas y sólo se  encuentran en coladas de lava del periodo Arcaico. Su estudio es pues importante en tanto que pueden arrojar información de gran interés en relación a la composición y actividad del manto en aquella época. Más aún, hay un interés económico, ya que estas rocas se asocian con depósitos de oro y níquel. Precisamente un proyecto de investigación industrial relativo a los depósitos de níquel ha dado lugar de resultas del análisis de las komatitas a un importante descubrimiento en relación a la dinámica del manto. Este proyecto se basa en el estudio del platino como guía para localizar al níquel. Para ello han analizado komatitas para analizar su contenido en platino, y ahí es donde ha llegado el hallazgo.

Micrografía de una komatita. Las placas paralelas que se aprecian dan lugar a lo que se conoce como "textura spinifex". Credit: CSIRO, Australia

El análisis de komatitas del Paleoarcaico (hace de 3.6 a 3.2 Ga) indica que su contenido en platino es muy pobre, debido a éste se precipito al núcleo terrestre durante su formación. Sin embargo, el análisis de komatitas del Neoarcaico (concretamente de hace 2.7-2.9 Ga) y del Paleoproterozoico (2.0-2.5 Ga en este caso) indica un incremento gradual en el contenido de platino. ¿Y de dónde proviene dicho platino? Del material meteorítico que llegó a la Tierra durante el último bombardeo intenso, hace 3.8 a 4.1 Ga (esto es, durante el Hadeico). Este material formó una lámina superficial que luego sería arrastrada y mezclada con el manto debido a procesos de convección a gran escala durante 1 500 millones de años.

Estas conclusiones has sido presentadas por Wolfgang D. Maier y 6 colaboradores -de la University of Western Australia y otras 7 instituciones- en un trabajo titulado

• Progressive mixing of meteoritic veneer into the early Earth’s deep mantle

recién aparecido en Nature. Los autores citan la determinación de la escala temporal del proceso como una de las principales contribuciones del trabajo, y apuntan a su utilidad para una mejor comprensión de los procesos del manto.

Hielo en La Mancha (de Marte)

La Mancha -que lleva siglos traspasando las fronteras de España gracias entre otras cosas a sus vinos y a Don Quijote- acaba de dar un salto aún mayor (interplanetario, de hecho). La NASA está empleando -al menos de manera informal- el nombre de La Mancha (tal cual, en español) para referirse a una de las zanjas excavadas por la Phoenix Mars Lander, y que puede verse en la siguiente fotografía.

NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A&M University

La imagen está tomada en falso color, y muestra hielo en el interior de la zanja, de unos 5cm de profundidad. Precisamente, el propósito de esta excavación es indagar acerca de la profundidad y estructura de esta capa de hielo. Deberán apresurarse en obtener la máxima información, ya que a medida que se aproxima el invierno boreal marciano (el equinoccio de otoño tendrá lugar el día de Navidad de este año, y el solsticio de invierno será el 21 de mayo de 2009) está descendiendo el suministro de energía solar que recarga las baterías de la Phoenix, y para finales de año detendrá toda su actividad (lo cual no dejará de ser un éxito, habida cuenta de que se planificó como una misión de tres meses, y ya va por el quinto).

Los depósitos de material orgánico en el Ártico son mayores de lo pensado

Hace unos días hablábamos de cómo el incremento de las temperaturas puede provocar un paulatino deshielo del permafrost ártico, dejando expuesta una gran cantidad de material orgánico cuya descomposición lanzaría cantidades ingentes de CO₂ a la atmósfera. Para determinar el riesgo que esto supone hay que avanzar en la comprensión de la dinámica del permafrost por un lado, y debe realizarse una estimación ajustada de la cantidad de material orgánico contenido en el subsuelo ártico por otro lado. Este segundo aspecto parece ser un tema en el que se está desarrollando una intensa actividad, a juzgar por los trabajos que han aparecido al respecto en los últimos tiempos. Además del trabajo de Schuur et al. en el que se hacía una estimación global de la cantidad de material orgánico almacenado en el permafrost, esta semana ha aparecido otro trabajo en Nature Geosciences en el que se trata en detalle el caso del territorio ártico norteamericano. El artículo en cuestión ha sido realizado por Chien-Lu Ping y 6 colaboradores, de las Universidades de Alaska en Fairbanks y de la Universidad de Virginia, y lleva por título

• High stocks of soil organic carbon in the North American Artic region.

En este trabajo intentan subsanar las deficiencias en las estimaciones anteriores de dicha cantidad de material orgánico, y que se basaban únicamente en 5 muestras superficiales (40cm) para un área de 5.05·10¹² m² (i.e., poco más de 5 millones de km²).

Mapa del paisaje ártico norteamericano (credit: Ping et al., Nature Geosciences, doi:10.1038/ngeo284)

Para realizar su estudio, Ping et al. han combinado datos existentes con muestreos directos siguiendo un enfoque sistemático, orientado a cubrir los diferentes tipos de terreno existentes en la zona ártica. Este extremo es importante, ya que la distribución de material orgánico no es en absoluto uniforme. Así, mientras en las tierras bajas y en las tundras de las tierras altas hay grandes cantidades, en los pedregales y montañas la presencia de material orgánico es muchísimo menor. Concretamente, usando los datos de 139 excavaciones se ha determinado que en los dos primeros tipos de terreno hay 55.1 kg/m² y 40.6 kg/m² respectivamente, mientras que en los dos segundos sólo hay 3.4 kg/m² y 3.8 kg/m². Combinando ambas estimaciones en función de la proporción de cada tipo de terreno, se llega a una media global para la zona de 34.8 kg/m², siempre considerando hasta 1m de profundidad. Proyectando estos resultados a un área de 2.82 millones de km², que representaría las tierras del Ártico norteamericano, excluyendo glaciares y lagos, se llega a una estimación de 98.2 Pg de material orgánico.

Aunque esta cifra no resulta muy alta en relación a la estimación total que hacían Schuur et al., es importante resaltar que las estimaciones previas para esta zona eran de unos 21.8 kg/m², i.e., casi un 40% inferior (o lo que es lo mismo, la nueva cifra es un 60% superior a la anterior). Será interesante determinar si esta subestimación es extrapolable en todo o en parte al resto de zonas árticas, lo que se traduciría en un aumento del riesgo potencial en algunos de los escenarios descritos a medio plazo para la región.

El deshielo del permafrost acelerará el calentamiento global

Siempre que se habla de los efectos de la actividad humana en el cambio climático, y fundamentalmente en los casos en los que se pretende hacer proyecciones a largo plazo, suele introducirse la salvaguarda de la falta de conocimiento pleno de los ciclos geoclimáticos naturales. Por poner un ejemplo, el flujo de carbono entre tierra, océano y atmósfera es un orden de magnitud mayor que el debido a actividad antropogénica. Así, más que analizar los flujos netos de gases invernadero o los aumentos locales de temperatura de manera aislada o absoluta, es necesario entender de que manera esta perturbación externa puede alterar los ciclos naturales, y hacia que nuevo punto de equilibrio puede desplazarlos. Centrándonos en el ciclo del carbono, son de particular importancia los denominados depósitos vulnerables, grandes almacenes de carbono que pueden resultar afectados por el cambio climático, y verter cantidades ingentes de CO₂ a la atmósfera. Uno de estos depósitos vulnerables -uno de los más grandes de hecho- es el permafrost.

Permafrost en el Hemisferio Norte. Crédito: NSDIC

El permafrost es el material del subsuelo que se halla permanentemente congelado a temperaturas bajo cero. Se encuentra fundamentalmente en zonas cercanas a los polos y en terreno montañoso a gran altitud, donde la temperatura media anual está por debajo de los 0ºC . Más precisamente, si la temperatura media es superior a los -5ºC no se formará una capa continua de permafrost, sino únicamente regiones aisladas (hay excepciones debidas a temperaturas pasadas frías que dejaron un legado de permafrost fósil). La zona de permafrost continuo abarca grandes zonas árticas y antárticas, y puede considerarse que ocupa alrededor del 20% del terreno sobre el mar. La estructura de estas zonas de permafrost comprende una capa más superficial en la que se produce descongelación estacional (denominada capa activa, y que puede tener de unos centímetros a un par de metros de grosor), y una capa estable de permafrost, con una zona de transición rica en hielo entre ambas. Estas capas más profundas de permafrost almacenan una gran cantidad de carbono en forma de material orgánico, por lo que su descongelación podría exponerlo a descomposición y vertido a la atmósfera. Un estudio de la magnitud e implicaciones de esta descongelación ha sido realizado por Edward A.G. Schuur, de la Universidad de Florida, y 19 colaboradores, en un trabajo titulado

• Vulnerability of permafrost carbon to climate change: Implications for the global carbon cycle

recién publicado en BioScience. La estimación de Schuur et al. es de 1672 Pg (1 petagramo = 1000 millones de toneladas) para todo el carbono acumulado en el permafrost del hemisferio Norte (en el hemisferio Sur hay un contenido mucho menor, por lo que no se ha tenido en cuenta en el análisis). Este material orgánico se ha ido acumulando a través de la zona activa por obra de diferentes procesos geológicos. Por un lado está el crecimiento singenético, por el que se produce un crecimiento vertical de la zona de permafrost (de unos 0.7 mm/año), que engulle el material acumulado en el fondo de la zona activa. Por otro lado está la crioturbación, por el que se produce una mezcla de los materiales entre las capas del subsuelo debido a ciclos repetidos de congelación/descongelación.

Mapa del hielo ártico calculado con los datos del AMSR-E

Dado que algunos modelos predicen un aumento de varios grados de temperatura en estas zonas circumpolares a lo largo del siglo XXI (de hecho, los hielos árticos son hoy en día una isla por primera vez en 125,000 años, como se aprecia en la imagen superior), puede producirse una liberación gradual de este material orgánico acumulado. El ritmo al que se produce dependerá de condiciones locales, y se verá afectado por otros factores externos como las precipitaciones de nieve (que tendrán un efecto aislante), o los incendios boreales (que tendrán un efecto opuesto, al eliminar la capa orgánica superficial y reducir a corto plazo el albedo). Otro factor importante es el colapso del suelo debido al descongelamiento de bloques de hielo. El así denominado terreno termocárstico, acelera el deshielo del permafrost, al crear depresiones topográficas que atraen el flujo de agua dado lugar a erosión térmica y deslizamientos de tierras. Esto puede dar lugar a una tasa catastrófica de liberación de carbono. Dicho carbono entrará en los ecosistemas, y en la medida en la que el suelo sea óxico, pasará a la atmósfera en forma de CO₂. Por supuesto, esta disponibilidad de materiales orgánicos unida a un aumento de la temperatura favorecerán el crecimiento vegetal, que tenderá a su vez a capturar el carbono, aunque la magnitud de este efecto no bastará para evitar que haya un flujo neto a la atmósfera. Dicho flujo puede ser de 40 Pg a 100 Pg de aquí a finales de siglo, lo que supone unas emisiones del mismo orden de magnitud que las debidas a la desforestación causada por el hombre.

A pesar de las sombrías perspectivas que este trabajo arroja al identificar esta realimentación positiva entre el calentamiento global y la emisión de CO₂ proveniente del permafrost, hay que señalar que la magnitud de la misma está sujeta a ciertas incertidumbres: la dinámica de descongelación del permafrost es compleja y no-lineal, como lo son los procesos de transferencia de carbono a la atmósfera. Habrá pues que refinar los modelos geológicos y biológicos involucrados, antes de disparar todas las alarmas.

La Cassini identifica los puntos de origen de los géiseres de Encélado

Tras sobrevolar el Polo Sur de Encélado en pos de las “rayas de tigre“, el análisis de la información obtenida por la Cassini ha permitido identificar con precisión el punto de origen de los géiseres de agua y material orgánico que tanto interés astrobiológico y geoplanetario han causado. La propia captura de las imágenes es todo un éxito de por sí, habida cuenta de que la sonda se desplazaba a una velocidad de 64,000 km/h en relación a Encélado. Paul Helfenstein, uno de los miembros del equipo de imagen de la Cassini, proporciona una analogía de la dificultad del proceso: es como obtener una foto perfectamente nítida de un distante cartel publicitario de carretera, usando un gran teleobjetivo a través de la ventana de un coche a toda velocidad. Dado que era imposible realizar un seguimiento de la zona objetivo a esa velocidad, la técnica empleada se ha basado en adelantarse a la trayectoria de Encélado, hacer girar la sonda a toda velocidad en dicha dirección, y tomar las imágenes en el momento en que las trayectorias predichas de cámara y satélite coincidían.

Surcos Baghdad y Cairo en Encélado (NASA/JPL/Space Science Institute)

Las imágenes muestran fracturas en forma de V de 300 metros de profundidad, cuyos flancos se hallan cubiertos de depósitos de los géiseres. Las partículas de hielo que cubren extensivamente la superficie se creen originadas en la condensación del vapor caliente de agua que emerge de pequeñas grietas superficiales, y pueden llegan a sellarlas, provocando la aparición de nuevas fumarolas en otras partes del surco. Esta dinámica provoca el desplazamiento continuo de los géiseres a lo largo de las rayas de tigre, y una mejor compresión de la intensidad y alcance de esta actividad geológica puede dar pistas importantes sobre la posibilidad de que haya grandes depósitos de agua líquida en el subsuelo de Encélado (lo que por supuesto dispararía el interés astrobiológico del satélite).

La Odyssey descubre antiguos depósitos de sal en Marte

El pasado húmedo de marte continúa siendo objeto de controversia a medida que los diferentes datos obtenidos dan pie a interpretaciones en uno u otro sentido. En este caso, cabría decir que los datos arrojan una de cal, o más precisamente una de sal, en relación a la existencia de abundante agua líquida superficial en Marte en algún momento remotamente antiguo. Concretamente, imágenes tomadas por la Mars Odyssey han permitido localizar unos 200 lugares en el hemisferio Sur de Marte (con área de 1-20 km²) cuyas características espectrales (analizadas gracias a la cámara THEMIS) son consistentes con sales cloradas. La imagen inferior en falso color muestra un detalle de dos de estas regiones (situadas en Terra Sirenum) en las que los depósitos salinos aparecen en tonos brillantes.

Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Arizona State University/University of Hawaii

Estos depósitos de sal se hallan típicamente en depresiones, con canales que fluyen hacia ellas, lo que indica que podría tratarse del resultado de la evaporación de agua superficial acumulada en las mismas. El grupo de investigadores que ha realizado el estudio ha publicado sus resultados en un artículo titulado

• Chloride-Bearing Materials in the Southern Highlands of Mars

aparecido hace un par de semanas en Science. Los depósitos pertenecen a periodos medios o tardíos de la Era Noeica, esto es, hace al menos 3600 millones de años, y están aflorando por la erosión de los materiales que los cubrían. Los depósitos están dispersos y no conectados entre sí, lo que no apoya la idea de un océano global. En cualquier caso, la sal es un buen conservante de materia orgánica, por lo que sería interesante estudiar muestras de estos depósitos en busca de la presencia de moléculas orgánicas en el primitivo Marte.

Posibilidades para el desarrollo de vida en Encélado

Cuando se habla de posibilidades de vida en el Sistema Solar exterior los candidatos recurrentes (aparte de la conjetura clásica de Carl Sagan para la vida en gigantes gaseosos) son Europa en el sistema joviano y Titán en el de Saturno. Recientemente ha empezado también a despertar gran interés Encélado, sobre todo gracias a la información que la Cassini está obteniendo de este satélite. Recordemos que a finales del 2005 y principios de 2006 se confirmó visualmente la actividad criovolcánica de Encélado, gracias a unas espectaculares fotografías en la que se apreciaba un gran penacho de vapor de agua en el polo Sur del satélite (a partir de estas fotos se pudo identificar retrospectivamente la presencia de este tipo de fenómenos en imágenes tomadas en 2005). Este tipo de actividad geológica suscitó un gran interés, por lo que la presencia de agua líquida podría suponer en relación a las posibilidades de vida. La interpretación del fenómeno no está totalmente clara en cualquier caso, ya que tal como comentamos en su momento, un trabajo publicado en Science apuntaba la posibilidad de que el penacho hubiera estado producido por la descomposición explosiva de clatratos al ser expuestos al vacío espacial por la actividad geológica de Encélado.

Si bien la anterior hipótesis parecía echar un jarro de agua fría (nunca mejor dicho) sobre las posibilidades de encontrar un medio líquido en Encélado, nuevas observaciones relativas a la actividad geológica del polo Sur proporcionan una perspectiva mucho más optimista al respecto. Para empezar, los penachos observados exhiben una gran abundancia de partículas de hielo cuya expulsión requiere una mayor temperatura en el vapor de agua, lo cual no es compatible con la hipótesis del clatrato. Más aún, el polo Sur de Encélado exhibe unas líneas de fractura en el hielo popularmente conocidas como “rayas de tigre”, cuya temperatura es notablemente superior al de las áreas circundantes (véase la imagen inferior). Los modelos de flujo de calor de los que se dispone indican que dicha diferencia de temperatura no puede ser debida a la irradiación solar, por lo que la causa debe ser el calor interior del satélite. Dicho calor puede ser debido al efecto conjunto de desintegración radiactiva en el núcleo de Encélado y a la fricción causada por las fuerzas de marea (hay que recordar que Encélado se haya en órbita resonante con Dione), y podría suponer la existencia de un núcleo de roca fundida a 1000K.

NASA/JPL/GSFC/Southwest Research Institute

La existencia de este interior caliente en Encélado sugiere la existencia de una capa intermedia entre el magma y el hielo en la que habría agua líquida, que eventualmente escaparía hacia la superficie a través de fracturas tectónicas en el hielo, dando lugar a los géiseres observados. Algunas de las implicaciones de este nuevo escenario para la posible existencia de vida en Encélado son objeto de estudio en una nota de investigación realizada por C.D. Parkinson y colaboradores, de CalTech, MIT, y ESA entre otras instituciones, que se titula

• Enceladus: Cassini observations and implications for the search for life

y que ha sido publicada en Astronomy and Astrophysics. El escenario general es el que se muestra en la figura inferior, y resulta en líneas generales muy similar al que se ha propuesto también para Europa. Sin embargo, Encélado tiene características que no presenta Europa. Mientras que ésta última es una luna cuyo océano interior forma un ambiente cerrado y eventualmente en equilibrio químico, Encélado tiene (1) un ciclo hidrológico, (2) un desequilibrio químico, y (3) una fuente de energía interna. El ciclo hidrológico es el anteriormente descrito, con la aparición de géiseres que dispersan agua por la superficie (y que alimentan también al anillo E de Saturno), y que provocan una continua reconfiguración superficial y el hundimiento de material meteorítico que proporciona una fuente de material orgánico para el satélite (se ha observado la presencia de nitrógeno y metano en los géiseres). En cuanto al desequilibrio químico, éste se produce por reacciones de oxidación-reducción gracias a la presencia de H₂O₂ en la superficie de Encélado. Dicho H₂O₂ tiene dos orígenes: por un lado se forma a partir de la irradiación ultravioleta que recibe la superficie (concretamente, se estima una tasa de producción de 10¹¹ moléculas cm^-2 s^-1); por otra parte, se introduce la noción de que el anillo E de Saturno actúa como procesador químico, generando peróxidos que son en parte devueltos a Encélado.

NASA/JPL/Space Science Institute

Todo lo anterior unido al calor latente del interior de Encélado convierte a este lugar en un sorprendentemente acogedor ambiente para el desarrollo de vida, ya sea de origen endógeno o -como de manera sumamente interesante apuntan Parkinson et al.- de origen terrestre, inyectada de manera artificial. Por supuesto, queda mucho por aprender aún sobre Encélado, pero las posibilidades que se abren pueden hacer que se redirijan las prioridades en exploración espacial para el futuro cercano.