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Categoría: Tegnología y Ciencia espacial Página 1 de 10

¿Cómo son los diseños de futuras misiones tripuladas a Marte sin viaje de vuelta?

Este artículo explica a grandes rasgos el diseño de la NASA para el envío de tres misiones  tripuladas prácticamente idénticas al planeta Marte. (Fuente principal: Integration of Plant Growth into a Mars Habitat)

La exploración humana de Marte es parte de la visión a largo plazo de la comunidad espacial mundial. Para llevar a cabo esta exploración con las tecnologías actuales, se requiere un alto grado de eficiencia en el diseño de los espacios para el trabajo y la vida de la tripulación. Se debe minimizar los requerimientos de peso y volumen de esta. También es necesario un buen sistema de reciclado de los elementos esenciales para la vida humana tales como  el agua y los alimentos.

En 1993, la NASA realizó el estudio de un hipotético programa de exploración de Marte  para determinar su factibilidad (Weaver y Duke, 1993). Este estudio definió un programa que constaría de tres misiones tripuladas al mismo lugar en Marte. Parte de ese estudio se centró en la definición de los elementos de los asentamientos humanos y en las operaciones que se llevarían a cabo en Marte.

Interesaba evaluar la posibilidad de autosuficiencia humana en Marte. Para ello se comprendió que había que incorporar sistemas de reciclado para el soporte vital en el interior de hábitat.  Esto requeriría el cultivo de especies vegetales que proporcionen la suficiente cantidad de biomasa comestible.

La mayoría de los estudios previos relativos al cultivo de las plantas en Marte se habían centrado en el diseño de grandes estructuras tipo invernadero que se unían a los elementos del hábitat.

En este estudio, sin embargo, se cambió totalmente este enfoque para lograr la integración de los trabajos de cultivo de plantas con otras funciones de la tripulación. Con este nuevo enfoque se minimizó considerablemente los requerimientos de volumen y de espacio para el hábitat que son factores críticos.

Para ello se planteó el envío de tres misiones cada una con su propio elemento de habitabilidad y así establecer en Marte un puesto con tres de estos elementos habitables.

Antes de enviar a la primera tripulación a Marte, se pensó que sería necesario enviar a ese lugar de asentamiento un elemento inicial de laboratorio.  Después de eso se enviarían tres misiones tripuladas desde la Tierra, probablemente con un par de personas cada una y se dotaría con un único elemento habitable para cada una de estas tres misiones.

La Figura 1 ilustra la configuración del concepto elemento de hábitat.

La Figura 1 ilustra la configuración del concepto elemento de hábitat.

Cada elemento habitable (Ver figura 1) admitiría  250 metros cúbicos de aire que al tener Marte una atmósfera más liviana necesitaría estar presurizado.

Este elemento de habitabilidad tendría forma cilíndrica con un diámetro de 7,5 metros,  y una longitud similar en altura. Cada uno de estos elementos tendría a modo de pisos un par de niveles habitables.

El hábitat contendría una importante cantidad de material fungible (consumibles) para abastecer al equipo humano durante todo el viaje de ida y de estancia en Marte. Por desgracia, no está previsto el viaje de retorno de la tripulación, porque la cantidad de combustible para ello, supondría un peso que haría imposible la misión.

El material consumible que mencionamos antes, se dispondría en las paredes del cilindro del hábitat sirviendo de esta manera de blindaje frente a los rayos cósmicos y ocuparía un considerable volumen y peso en el hábitat. Esos espacios y pesos se irían liberando para otros fines,  a medida que los materiales fueran consumidos.

Figura 2. Configuración del interior del hábitat marciano.

Figura 2. Configuración del interior del hábitat marciano.

La Figura 2 muestra la disposición de los contenedores de consumibles. Estos para una misión a Marte incluirían alimentos, ropa, artículos de limpieza e higiene, material de trabajo, y otros artículos.

En conjunto se calculó que el espacio necesario sería de 0,016 metros cúbicos por persona y día. Para una misión 680 días (180 días desde la Tierra a Marte y 500 días en Marte) y  con un total de seis miembros se necesitaría 66 metros cúbicos.

Estos contenedores de consumibles también estarían diseñados para su accesibilidad  tanto en condiciones de ingravidez durante el viaje como bajo la gravedad marciana una vez aterrizado el módulo.

Además, los contenedores de consumibles se organizarían en módulos individuales que una vez que queden vacíos pueden ser habilitados como cámaras de cultivo de plantas. Una altura del módulo de un metro sería apropiada para ello y una vez instalada la iluminación y los sistemas de nutrientes, quedarían 0,67 metros de altura de crecimiento de plantas.

Figura 3. Diseño del módulo para crecimiento de las plantas.

Figura 3. Diseño del módulo para crecimiento de las plantas.

La Figura 3 ilustra el aspecto de un par de módulos con plantas de diferente tamaño.

Este subsistema de crecimiento de plantas estaría diseñado para requerir un tiempo mínimo de instalación y mantenimiento, permitiendo a las tripulaciones que se dediquen a otro tipo de tareas más productivas. Su diseño también debería facilitar las labores de sembrar, cuidar y cosechar.

Sin embargo, con todo esto solo se conseguiría cubrir una parte pequeña de las necesidades alimenticias de las tripulaciones en Marte (aproximadamente un 25%) y se necesitaría complementarlas con el envío regular de suministros desde la Tierra.

Al menos una parte de los cultivos tendrían una función de investigación, se realizarán sobre sustrato arenoso marciano y así ofrecerían valiosa información para el diseño de futuras misiones tripuladas a Marte. Otros cultivos podrían ser hidropónicos (sin tierra).

El consumo de energía en Marte será importante para mantener el interior de los hábitats a una temperatura adecuada.

En resumidas cuentas, las condiciones de las misiones que se están diseñando para mandar naves tripuladas a Marte son heroicas. Las tripulaciones deberán sobrevivir el mayor tiempo posible en unas condiciones bastante duras donde cualquier ínfimo problema podría descontrolarse y adelantar dramáticamente el fin de la misión.

Todo esto son futuribles, pero actualmente el Curiosity prosigue su misión paso a paso y con cautela. Desde él nos llegó el eco del mensaje del administrador de la NASA, Charles Bolden que dijo lo siguiente:

«El conocimiento que esperamos obtener de nuestra observación y el análisis del cráter Gale nos dirá mucho sobre la posibilidad de vida en Marte, así como de las posibilidades pasadas y futuras de nuestro propio planeta. Curiosity logrará beneficios para la Tierra e inspirará a una nueva generación de científicos y exploradores, mientras se prepara el camino para una misión humana en un futuro no muy lejano«

Son palabras enviadas al Curiosity  y retornadas a la Tierra desde Marte. Son palabras que necesariamente fueron muy meditadas, ya que quedaron para la posteridad. En ellas se afirma que en un futuro no muy lejano el hombre irá a Marte, y yo añado, pese al enorme reto que ello supondrá.

Mientras no se use un sistema de propulsión diferente de los actuales, las misiones a Marte probablemente se diseñarán como misiones de ida sin vuelta y estos estudios no se han hecho para quedar en el papel. La NASA no bromea con estos temas. La esperanza de vida de esos viajeros es un dato que nadie menciona.

¿Cuáles son los mejores lugares para buscar vida en Marte?

Me ha llamado la atención la siguiente noticia:

Los cráteres pueden ser nichos de vida en Marte

Los cráteres provocados por impactos de asteroides son uno de los lugares elegidos por los astrobiólogos para encontrar rastros de vida primitiva que también podrían existir en otros planetas, como el vecino Marte.

Ahora, un equipo de investigadores escoceses, dirigidos por Charles Cockell, de la Universidad de Edimburgo, acaban de descubrir, en uno de estos inhóspitos entornos, colonias de microbios. Se trata del impresionante agujero dejado por un impacto ocurrido hace 35 millones de años, que tiene 85 kilómetros de diámetro y 1,5 de profundidad.

Mars Phoenix encontró hielo en Marte

Mars Phoenix encontró hielo en Marte.

Esta noticia cabe considerarla bajo el marco de un interés científico creciente sobre la posibilidad de existencia de vida en Marte.

Esto viene notándose especialmente desde que Mars Phoenix encontró hielo en Marte en Junio de 2008.

Actualmente con el Curiosity rumbo a Marte surgen propuestas sobre los mejores sitios para intentar localizas pruebas de la antigua existencia, o incluso de la existencia actual de vida en Marte.

Descubren en Marte hoyos que podrían guiar en la búsqueda de vida
La Agencia Espacial Europea (ESA) informó hoy de que ha descubierto en las laderas de uno de los mayores volcanes de Marte unos «hoyos en cadena» que, dependiendo de su origen, podrían ser «objetivos interesantes» en la búsqueda de vida microscópica.

Quizás no sea necesario buscar en pequeños nichos de Marte sino únicamente excavar un poco.

¿Un «oasis» de vida bajo el desierto de Marte?

Científicos españoles descubren microorganismos vivos a dos metros bajo tierra en el desierto de Atacama, uno de los lugares más inhóspitos y áridos de la Tierra

Curiosity:

Prueba de este enorme interés por investigar la vida en Marte es el megaproyecto Curiosity. Posiblemente la misión más ambiciosa de la NASA hasta este momento, que consiste en el envío de un robot completísimo para el estudio de la existencia de vida en Marte.

La NASA puso el 26 de noviembre de 2011 en el espacio el Laboratorio Científico Marte, un robot que se encargará de estudiar si hay o hubo alguna vez vida en Marte.

La duración del viaje es de ocho meses y medio, y su aterrizaje está previsto a principios de agosto de 2012.

Dado el peso de este Rover (una tonelada) y la sofisticación del sistema de aterrizaje, su éxito sería visto como un importante paso para un posible envío de seres humanos a Marte en 2030.

Referencias sobre la exploración espacial en Marte en este Blog:

No quiero terminar sin poner un listado de referencias que encontré en la Wikipedia y que pueden dar idea del interés científico por descatalogar a nuestro planeta como algo único y excepcional en el universo.

Referencias en la Wikipedia sobre la posibilidad de vida en Marte:

  1.  The Carnegie Institution Geophysical. Laboratory Seminar, «Analysis of evidence of Mars life» held 05/14/2007; Summary of the lecture given by Gilbert V. Levin, Ph.D. http://arxiv.org/abs/0705.3176
  2.  Is Mars habitable? A critical examination of Professor Percival Lowell’s book «Mars and its canals.», an alternative explanation, by Alfred Russel Wallace, F.R.S., etc. London, Macmillan and co., 1907.
  3.  Life on Mars; The Complete Story, London: Blandford, 1999, ISBN 0713727470
  4.  Hoagland, Richard (1996) (en inglés). The Monuments of Mars — A City on the Edge of Forever (4th edition edición). Frog Books. pp. 5. ISBN 1883319307.
  5.  «Pixel Inversion – NASA’s Misinformation on the Mars Face». Paranormal News (25-08-1999). Consultado el 29-05-2008.
  6.  Los Monumentos de Marte: una ciudad al borde de la eternidad.
  7.  Mars Global Surveyor High-Resolution View of “Face on Mars”
  8.  «Formation of Martian gullies by the action of liquid water flowing under current Martian environmental conditions»,Journal of Geophysical Research 110, 2005/05/07,doi:10.1029/2004JE002261
  9.  Geophysical Research Letters. Volume 33. V. P. V.P. Kostama. Recent high-latitude icy mantle in the northern plains of Mars: Characteristics and ages of emplacementdoi=10.1029/2006GL025946
  10.  Malin, Michael C. (, 2000). «Evidence for Recent Groundwater Seepage and Surface Runoff on Mars».Science 288:  pp. 2330–2335.doi:10.1126/science.288.5475.2330PMID 10875910.
  11.  «NASA Images Suggest Water Still Flows in Brief Spurts on Mars». NASA. Consultado el 20-08-2008.
  12.  «Water flowed recently on Mars». BBC. Consultado el 20-08-2008.
  13.  Water May Still Flow on Mars, NASA Photo Suggests. NASA. Consultado el 20-08-2008.
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  19.  McKay D. S., Gibson E. K., ThomasKeprta K. L., Vali H., Romanek C. S., Clemett S. J., Chillier X. D. F., Maechling C. R., Zare R. N. (1996). «Search for past life on Mars: Possible relic biogenic activity in Martian meteorite ALH84001». Science 273:  pp. 924–930.doi:10.1126/science.273.5277.924PMID 8688069.
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  23.  Rincon, Paul (8 de febrero de 2006). «Space rock re-opens Mars debate». BBC News. Consultado el 17-08-2008.
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  26.  Compilación de la NASA de referencias en investigaciones hechas sobre el meteorito Nakhla:http://curator.jsc.nasa.gov/antmet/marsmets/nakhla/references.cfm
  27.  Meteorito Shergoti
  28.  Mumma, M. J.; Novak, R. E.; DiSanti, M. A.; Bonev, B. P.,«A Sensitive Search for Methane on Mars» (abstract only). American Astronomical Society, DPS meeting #35, #14.18.
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  31.  V. A. Krasnopolskya, J. P. Maillard, T. C. Owen (2004). «Detection of methane in the martian atmosphere: evidence for life?». Icarus 172 (2):  pp. 537–547.doi:10.1016/j.icarus.2004.07.004.
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  33.  Vladimir A. Krasnopolsky (February 2005). «Some problems related to the origin of methane on Mars».Icarus Volume 180 (Issue 2):  pp. 359-367.doi:10.1016/j.icarus.2005.10.015.
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  35.  Remote Sensing Tutorial, Section 19-13a – Missions to Mars during the Third Millennium, Nicholas M. Short, Sr., et al., NASA
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  41.  «SIMULATIONS OF GEYSER-TYPE ERUPTIONS IN CRYPTIC REGION OF MARTIAN SOUTH» (PDF),Fourth Mars Polar Science Conference, 2006
  42.  Kieffer, H. H. (2000), «ANNUAL PUNCTUATED CO2 SLAB-ICE AND JETS ON MARS.» (PDF), Mars Polar Science 2000
  43.  Dartnell, L.R. et al., “Modelling the surface and subsurface Martian radiation environment: Implications for astrobiology,” Geophysical Research Letters 34, L02207, doi:10,1029/2006GL027494, 2007
  44.  NASA – Mars Rovers Sharpen Questions About Livable Conditions
  45.  Viking Mission to Mars – NASA
  46.  Lectura por Gilbert Levin publicada por Electroneurobiología vol. 5 (2), pp. 39-47, 2007
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  48.  Conferencia presentada por Gilbert Levin y publicada por Electroneurobiología vol. 15 (2), pp. 39-47, 2007
  49. ↑ a b Navarro-González, R; Navarro, K. F.; de la Rosa, J., Iñiguez, E.; Molina, P.; Miranda, L. D.; Morales, P; Cienfuegos, E.; Coll, P.; Raulin, F., Amils, R. and McKay, C. P. (2006), «The limitations on organic detection in Mars-like soils by thermal volatilization-gas chromato-graphy-MS and their implications for the Viking results», Proc. Natl. Academy of Sciences 103 (44), 16089-16094.
  50. ↑ a b Paepe, Ronald (2007). «The Red Soil on Mars as a proof for water and vegetation» (PDP). Geophysical Research Abstracts Vol. 9 (01794).
  51.  The Carnegie Institution Geophysical Laboratory Seminar, «Analysis of evidence of Mars life» held 05/14/2007; Summary of the lecture given by Gilbert V. Levin, Ph.D. http://arxiv.org/abs/0705.3176
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  53.  Crocco, Mario (2007 – 04 -14). «Los taxones mayores de la vida orgánica y la nomenclatura de la vida en Marte:».Electroneurobiología 15 ((2)):  pp. pp. 1-34.
  54.  «Possible evidence found for Beagle 2 location». European Space Agency. Consultado el 17-08-2008.

PD (26-abri-2012):

Logran que líquenes hagan la fotosíntesis en un entorno simulado de Marte

Viena, 26 abr (EFE).- Líquenes que sobreviven en condiciones climatológicas extremas en la Tierra han realizado la fotosíntesis en una cámara experimental que recrea las condiciones de la superficie de Marte.
Este es el resultado presentado hoy en la Unión Europea de Geociencias (EGU), que se celebra hasta mañana en Viena, por el científico Jean Pierre de Vera, del Instituto de Investigación Planetaria de Berlín.

Curioseando en Marte.

http://www.youtube.com/watch?v=JuOBraBfYio&feature=fvst

En el vídeo anterior y en el que sigue se muestran unas animaciones 3D realizadas por ordenador para ilustrar como se realizará el aterrizaje en Marte, y una serie de capacidades del Curiosity.

En el siguiente se comenta la noticia de su exitosa salida rumbo a Marte.

Despege del Curiosity rumbo a Marte.

Despege del Curiosity rumbo a Marte.

El pasado 26 de noviembre desde el Kennedy Space Center ubicado en Cabo Cañaveral (Florida), entre las 16.02 y las 17.45 horas (hora española). El ‘Curiosity’ partió a bordo de un cohete Atlas V. El despegue fue superado con éxito, pero sólo es el primer obstáculo de una serie de ellos que podrían hacer fracasar todo el proyecto.

Sin duda su aterrizaje en Marte en agosto próximo será un momento crítico para el éxito de la misión.

Comparativa ente el rover Curiosity a la izquierda y el modelo (Spirit , Opportunit)

Comparativa ente el rover Curiosity a la izquierda y el modelo (Spirit , Opportunit)

Cabeza sensora del Curiósity

Cabeza sensora del Curiósity

La imagen previa (una recreación en 3D de la NASA) muestra la comparación con los pequeños rover anteriores de enorme éxito, con el nuevo modelo, el Curiosity, que viaja rumbo a Marte.

La imagen a la izquierda es un detalle de la cabeza del Curiosity dotada de cámaras de vídeo, y sensores.

En Eureca Daniel Martín nos relata las peripecias del diseño del nuevo vehículo ‘Curiosity’ de exploración marciana.

Curiosity, cómo hemos cambiado
Desde que fue concebido, el MSL (Mars Science Laboratory) Curiosity ha sufrido múltiples cambios en su diseño. Esta sonda nació desde un principio como un ambicioso proyecto para investigar la superficie marciana con una precisión sin precedentes. Pero la NASA tenía un problema, y es que el sistema utilizado por los MERs (Mars Exploration Rovers) Spirit y Opportunity -combinando paracaídas, airbags y retrocohetes- era incapaz de poner más de 70 kg en la superficie del planeta rojo. Sin embargo, MSL debía ser un rover de más de 500 kg (la masa final es de casi una tonelada).
[…] Curiosity será el vehículo más grande y complejo que jamás haya explorado la superficie del planeta rojo. Como vemos, construir semejante maravilla de la ingeniería no ha sido fácil.

¿Cómo es el Curiosity y qué puede hacer?:
No cabe duda de que Curiosity representa un salto cualitativo en el diseño de este tipo de vehículos. Para empezar este nuevo ‘rover’ será más pesado. Si los anteriores Spirit y Opportunity han sido comparados con carritos de Golf, el Curiosity se ha comparado a un vehículo 4×4.

El objetivo de esta nueva misión de exploración marciana continua siendo buscar indicios de vida, tanto en el presente, como en el pasado de este planeta. Se sabe que en tiempos remotos Marte tuvo bastante agua.

El Curiosity, está preparado para detectar presencia de restos orgánicos. Posee muchos instrumentos sofisticados entre los que destacan varias cámaras, espectrómetros, sensores medioambientales y de radiación, un potente y versatil analizador por difracción y fluorescencia de rayos X, capaz de estudiar una gran diversidad de minerales, y un pequeño láser de alta potencia capaz de generar un pulso de  1 GW/cm2 en 5 nanosegundos.
El interés por recoger muestras que puedan confirmar su habitabilidad, ha determinado la elección del interior del cráter Gale, de 150 kilómetros de diámetro, como lugar de aterrizaje. Se trata de la segunda región más volcánica de Marte donde parece que que pudieron existir varios lagos.

Su vida operativa se estima en al menos 14 años, pero el primer objetivo de la misión es completar un año marciano de trabajo, es decir, 686 días terrestres.

Precedentes recientes de la exploración en Marte mediante vehículos robóticos (rovers).

Rover marciano tipo (Opportunity, Spirit)

Rover marciano tipo (Opportunity, Spirit)

El Spirit aterrizó en Marte el 4 de enero de 2004 y su gemelo Opportunity aterrizó tres semanas después el 24 de enero de 2004.

La misión de ambos se calculó en 90 días. El Spirit sobrevió entregando importantes datos durante siete años y su gemelo, el Opportunity, sigue activo en el otro lado del planeta.

Extraña roca descubierta reciéntemente por el Opportunity

Extraña roca descubierta reciéntemente por el Opportunity

Estos dos exploradores, Spirit y Opportunity, nos proporcionarón miles de interesantes datos y fotografías que representan una fuente de conocimiento muy importante, y que han preparado el terreno para el Curiosity.

Hace un par de meses, en Septiembre supimos de una nueva hazaña del Opportunity, ya renqueante después de siete años y medio en activo padeciendo condiciones meteorológicas  durísimas. Se trata del descubrimiento de una extraña roca que podéis ver en la foto de la izquierda.

El Opportunity detecta en Marte unas rocas nunca vistas
La diversidad de los fragmentos hallados podría ser el preludio de que puedan aparecer otros minerales que arrojen más luz sobre la composición y los orígenes del Planeta rojo. Por ello, la próxima misión del Opportunity será ir a la caza de rocas arcillosas, que son las que pueden conservar señales de vida marciana, si es que alguna vez existió.

Ambos robots encontraron pruebas de que en el pasado hubo agua en las rocas de Marte. El reto de superar los récords y las hazañas de estos dos robots,Spirit y Opportunity, se presenta complicado. El listón está muy alto.

El entusiasmo científico por Marte empezó con el descubrimiento de hielo realizado por la sonda Mars Phoenix. Desde entonces Marte no ha parado de asombrarnos. Algunas formas de vida extremófila en nuestro planeta podrían ser compatibles con el el medio marciano y eso da alas a la imaginación de los científicos.

Referencias sobre la exploración espacial en Marte en este Blog:

 

Extremófilos y la posibilidad de vida extraterrestre. (Divulgación)

Vivir o sobrevivir en condiciones extremas, es una capacidad de ciertos organismos denominados extremófilos, que nos pueden dar una idea de los lugares externos a nuestro planeta, donde podríamos encontrar vida.  Algunos organismos desarrollan todo su ciclo vital en condiciones extremas, otros son capaces de detener sus procesos vitales de forma que se reanuden cuando las condiciones vuelvan a ser propicias para ello. Hace 50 años pensábamos que algunos lugares de nuestro planeta estaban muertos descubriéndose en ellos más tarde la presencia de formas de vida un tanto especiales que llamamos extremófilos. Algo parecido podría pasar con el espacio que nos rodea.

Dejaremos para el final una noticia reciente. Nada menos que enormes masas de agua líquida han sido encontrada en la Luna de Júpiter Europa: Descubren agua líquida en el subsuelo de una luna de Júpiter.

Los científicos están muy alentados por los descubrimientos recientes en Marte, en Titán, en Europa, y en cometas y asteroides. Gracias a esto han renovado su interés en el estudio de los organismos extemófilos de la Tierra. Intentan comprender de qué es capaz la vida en condiciones duras para su supervivencia y si esta puede salirse de los modelos encorsetados que conocemos.

Criptobiosis:
Consiste en la suspensión de los procesos metabólicos, de algunos organismos para resistir períodos con condiciones medioambientales extremas. Por lo tanto, no se puede hablar de vida en condiciones extremas sino de resistencia mediante animación suspendida. Esto se puede dar no sólo en organismos sencillos unicelulares, sino en animales superiores como en la rana sylvatica de la que hablaremos más tarde.

Existen varios tipos de criptobiosis:

  • Anhidrobiosis: Resiste la sequedad extrema.
  • Anoxibiosis: Resiste reducción severa del Oxígeno.
  • Criobiosis: Resiste casos de frío extremo.
  • Osmobiosis: Resiste concentraciones letales de sal.

A diferencia de la criptobiosis que puede presentarse en organismos superiores, los organismos auténticamente extremófilos capaces de prosperar en ambientes permanentemente hostiles, sean organismos sencillos tales como bacterias, y hongos. Además, resulta frecuente que combinen esa capacidad para dos o más factores extremos, por ejemplo temperatura alta y condiciones ácidas, o baja temperatura y alta presión.

Termófilos:

Fuente termal Grand Prismatic Spring.

Extremófilos del tipo termófilo producen algunos de los vistosos colores de la fuente termal Grand Prismatic Spring, en el Yellowstone National Park

Algunas de estas bacterias (Sulfolobus) obtienen la energía oxidando azufre, por lo que son bacterias quimiosintéticas.

Extremófilos del tipo termófilo producen algunos de los vistosos colores de la fuente termal Grand Prismatic Spring, en el Yellowstone National Park.

Pirococcus furiosus

Pirococcus furiosus

Pyrococcus furiosus es una especie extremófila de Archaea.

Se destaca por tener una temperatura de crecimiento óptimo de 100 °C (una temperatura que destrozaría a la mayoría de los organismos vivos), y por ser uno de los pocos organismos identificados como poseedores de enzimas que contienen tungsteno, un elemento que rara vez se encuentra en las moléculas biológicas.

El nombre Pyrococcus significa «coco de fuego» y furiosus, «ímpetu», haciendo referencia a su rápido crecimiento.

El organismo se aisló originalmente de ambientes anaerobios de sedimentos marinos calentados geotérmicamente en la isla de Vulcano, Italia.

Criófilos:
Así se llaman a los organismos que viven a muy bajas temperaturas. Los valles secos de la Antártida con temperaturas que alcanzan los -35º C  tiene un gran parecido al frío clima marciano.  En esto valles, a escaso cm de profundidad viven  bacterias y hongos.  Se han encontrado actinobacterias que han permanecido vivas durante medio millón de años, en el permafrost de las regiones árticas y antárticas, gracias a un mecanismo especial de reparación del ADN.

La Antártida es una mina para los científicos que buscan vida extrema. Un equipo de la NASA, dirigido por el astrobiólogo Richard Hoover, ha descubierto nuevas especies en el lago Untersee. Sus aguas, son tan alcalinas que parecen un detergente concentrado, y los sedimentos, con una alta concentración de metano, recuerdan a lugares como Marte, los cometas, o las lunas heladas de Júpiter o Saturno. Además de en la Antártida, el equipo de Hoover ha encontrado también extremófilos en el hielo y en el permafrost de Alaska, Siberia o Patagonia.

Lithobates sylvaticus

Lithobates sylvaticus

La rana de los bosques –Rana sylvatica–, muy común en Canadá. Cada vez que llega el invierno, la rana,se congela del todo. El hielo penetra por todos los compartimentos del animal donde hay fluidos y en unas pocas horas una masa helada llena la cavidad estomacal y el resto de los órganos internos. Los ojos se vuelven blancos porque el relleno ocular se congela. Su sangre deja de fluir y el 65% del agua de su cuerpo se convierte en hielo y el resto de su agua estaría líquido gracias a la glucosa que hace de anticongelante natural. La respiración, los latidos del corazón y los movimientos musculares se detienen, y el batracio permanece en un estado de animación suspendida hasta que se descongela. Cuando suben las temperaturas, se descongela primero el corazón, para que la circulación se reactive y evitar así daños en los demás órganos conforme se descongelan.

Xerófilos:
En el desierto de Atacama, también en Chile, suele llover una vez por década o menos pero a 20 o 30 cm bajo el suelo hay vida bacteriana en estado latente.

Rose of Jericho

Selaginella lepidophylla (Rose of Jericho) (gif animado)

 

En el desierto de Chihuahua (el más extenso de América del Norte), La Selaginella lepidophylla es una planta que pertenece a la familia de las Selaginellaceae resiste a la sequía desecándose en un 95% para volverse a hidratar cuando las condiciones son propicias.

Pinchando en la imagen a la izquierda verás el gif animado que corresponde a un proceso de hidratación durante tres horas sacando fotos cada 5 min (Timelapse).

Tardigrado. (oso de agua)

Tardigrado. (oso de agua)

Los tardígrados llamados comúnmente osos de agua, son invertebrados microscópicos que habitan en el agua y poseen ocho patas. Tal vez la cualidad más fascinante de los tardígrados es su capacidad, en situaciones medioambientales extremas, de entrar en estados de animación suspendida conocidos como criptobiosis. Mediante un proceso de deshidratación, pueden pasar de tener el habitual 85% de agua corporal a quedarse con tan solo un 3%, y así pueden pasar cientos, quizás miles, de años.
Esta resistencia permite a los tardígrados sobrevivir a temporadas de frío y sequedad extremos, radiorresistencia a la radiación ionizante y resistencia al calor y la polución. Existen estudios que demuestran que, en estado de metabolismo indetectable, pueden sobrevivir a temperaturas que oscilan entre los -272º C y los 149º C,2 así como a la inmersión en alcohol puro y en éter. Científicos rusos afirman haber encontrado tardígrados vivos en la cubierta de los cohetes recién llegados de vuelta del espacio exterior. Recientes investigaciones3 demuestran que son capaces de sobrevivir en el espacio exterior.

Acidófilos:

Rocas de Rio Tinto

Rocas de Rio Tinto

El río Tinto se encuentra en Huelva, en el suroeste de España, y debe su nombre al color rojizo de sus aguas. Éstas están contaminadas con toda clase de metales y compuestos metálicos procedentes de un entorno rico en minerales, en especial hierro a una concentración de unos 20 g/l. Además su pH está entre 1,7 y 2,5 principalmente debido a la presencia de ácido sulfúrico. Es decir, es un entorno muy ácido y muy tóxico.
Los minerales de la región que “contaminan” el río Tinto se formaron en el fondo del mar hace unos 300 millones de años, en el Carbonífero, gracias a la actividad hidrotermal.

Euglena mutabilis.

Euglena mutabilis. (Alga del río Tinto)

Los análisis preliminares, para sorpresa de muchos, en lugar de confirmar que el río estaba totalmente muerto, arrojaron que las aguas bullían de formas de vida desconocidas.

Algunas formas de vida procariota son: Acidithiobacillis ferrooxidan vivía de la oxidación del hierro contenido en las aguas, Acidithiobacillus sp., Leptospirillum ferrooxidans, Acidiphillium sp. o a Ferromicrobium sp.

Algas diatomeas del río Tinto.

Algas diatomeas del río Tinto.

No sólo abundan formas de vida procariotas tipo bacterias, sino que se han encontrado muchos eucariotas, incluyendo hongos, varias algas verdes, protistas ameboides, flagelados, diatomeas, levaduras y ciliados.

¡Hay miles de especies distintas de microorganismos de todo tipo! El grado de biodiversidad del Tinto no ha sido descrito en ningún otro hábitat similar.

Al considerar las importantes concentraciones de hierro presentes en Marte y las propiedades fisicoquímicas de este elemento se planteó el estudio del río Tinto como posible modelo de vida marciana primitiva cuando había agua.

No es el único ecosistema acidófilo. Un caso especial es el de Helicobacter pylori. Una bacteria que vive exclusivamente en el estómago humano, extremadamente ácido.

Ecosistemas de las profundidades marinas:
En fuentes hidrotermales submarinas se pueden encontrar arqueobacterias que viven  a 121º C y en ausencia de oxígeno y de luz. Usan como sustituto el hierro para la oxidación y la obtención de energía.

Poliquetos y otros animales en fumarolas submarinas.

Poliquetos y otros animales en fumarolas submarinas.

En los fondos marinos en ausencia de oxígeno y de luz existen afloramientos naturales de petróleo y de gas metano que es utilizado por algunas bacterias que oxidan el sulfuro de hidrógeno y el metano para la obtención de energía. Algunas de estas bacterias viven en simbiosis de animales como gusanos poliquetos, vestimentíferos y bivalvos. Estos lugares tan especiales, desconectados del flujo natural de la energía para los seres vivos que proviene esencialmente del Sol originan todo un ecosistema de organismos dependientes de esta actividad geológica para sobrevivir.

Estos ecosistemas, según algunas teorías, constituirían el lugar de origen de los primeros organismos vivos en nuestro planeta. Algo a tener muy en cuenta en astrobiología ya que planetas aparentemente inhabitables podrían gozar de presencia de vida en pequeños lugares con la actividad geológica adecuada.

Entre la décima y la tercera parte de la biomasa global se encuentra en fondos marinos sin luz y sin oxígeno. Para obtener la energía usan respiración basada en sulfatos que es 10.000 veces más lenta que la respiración en la superficie terrestre.

La vida subacuática asociada al gas metano tiene mucho interés en astrobiología.

Se desconoce el origen del gas metano descubierto en Marte o en el satélite de Saturno  Titán, pero cabe la posibilidad de que este gas tenga alguna relación con algunas formas de vida extraterrestre. Algo sin duda extraordinario, que protagoniza muchos esfuerzos científicos desde hace algunos años, para intentar confirmarlo o desmentirlo .

En Europa, satélite de Júpiter, y en Encelado, satélite de Saturno, también se sospecha que hay océanos de agua líquida bajo las gruesas capas de hielo superficial.

Un lugar adecuado para calibrar las posibilidades de vida allí, sería el lago Vostok de la Antártida, una gran masa de agua líquida sepultada bajo varios kilómetros de hielo. Se realizaron perforaciones hasta 100 metros de distancia al lago, pero se detuvieron porque no hay garantías absolutas de que no se va a contaminar con organismos externos. A lo largo de casi toda la columna de hielo se extrajeron muestras de organismos.
Halófilos:

Se refiere a los organismos que habitan en medios con grandes concentraciones de sal como por ejemplo en el mar muerto.

Halobacteria

Halobacteria

Uno de los mecanismos que han desarrollado, es el albergar en el interior de sus tejidos, concentraciones de un soluto compatible a las sales (como ácido polihidroxibutírico o PHB) mayores que en el exterior. Así el agua logra penetrar en la célula por ósmosis.

Las especies de Halobacterium se encuentran en lagos muy salados como el Gran Lago Salado, Mar Muerto, Lago Magadi entre otros.

Las especies púrpuras deben su color a la bacteriorodopsina, una proteína sensible a la luz que proporciona energía química a la célula usando la luz del sol.

La mayoría de estos halófilos pertenecen al dominio Archaea.

Resistencia en el espacio exterior:
Se cree que las formas de resistencia de algunas bacterias podrían sobrevivir en el espacio en el interior de meteoritos, constituyendo uno de los puntos de investigación actual para la investigación de la teoría del origen panspérmico de la vida en nuestro planeta.

Ya hemos mencionado la resistencia de los tardigrados en el espacio exterior.

Algunos organismos pueden vivir en los poros de los minerales rocosos. Son los llamados endolitos. Las condiciones en las que viven estos organismos (bacterias, hongos, protozoos, etc.) estas condiciones son parecida las de algunos lugares de Marte.

Deinococcus radiodurans

Deinococcus radiodurans

El Deinococcus radiodurans es una bacteria extremófila, y el segundo organismo conocido más resistente a la radiación siendo el primero el Thermococcus gammatolerans. Mientras que una dosis de 10 Gy es suficiente para matar a un ser humano, y una dosis de 60 Gy es capaz de matar todas células en una colonia de E. coli, la D. radiodurans puede resistir una dosis instantánea de hasta 5000 Gy sin pérdida de viabilidad, y dosis de hasta 15000 Gy con un 37% de pérdida de viabilidad.

Además, puede sobrevivir en condiciones de calor, frío, deshidratación, vacío y ácido. Debido a estas características, se ha sugerido que estas bacterias podrían ser capaces de sobrevivir en el espacio exterior.

Hongos que absorben radiación

Hongos que absorben radiación

Los radiófilos se desarrollan en entornos radiactivos. Un hongo de color negro, recogido por robots en las paredes de la dañada ciudad de Chernobyl es capaz de absorber la radiación y utilizarla para su propio beneficio. Las pruebas se realizaron con unos niveles de radiación ionizante cerca de 500 veces superior a la normal. Los científicos experimentaron con tres especies de hongos encontradas, observando como los que contenían melanina crecían de forma considerable.

La sorprendente cepa GFAJ-1El:

Felisa Wolfe Simon

Felisa Wolfe Simon

Es todo un hallazgo astrobiológico en nuestro propio planeta realizado  por científicos de la NASA.

Se trata de una especie de bacterias que fueron encontradas en el Lago Mono en California.

Son la primera forma de vida conocida capaz de  utilizar arsénico para construir su DNA y proteínas.

Bacteria con arsénico

Bacteria con arsénico

Son miembros de un grupo común de bacterias, las Gammaproteobacterias.

En el laboratorio, lograron hacer crecer esta cepa en ausencia de fósforo añadiendo arsénico al cultivo.

Estas bacterias pueden sustituir arsénico por fósforo, que era hasta esa fecha uno de los seis elementos considerados esenciales para todo organismo vivo conocido. El carbono, hidrogeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre.

Concretamente el fósforo forma parte de las moléculas más importantes para la química  de la vida.  El DNA y RNA, que son los materiales genéticos esenciales para cualquier forma de vida conocida. Estos usan el fósforo que tiene cierta similitud con el arsénico, razón porta cual este interfiero en los procesos químicos del fósforo con un efecto tóxico, que se consideraba inevitablemente letal.

Por lo tanto, la hazaña extremófila de esta bacteria, hallada y estudiada por Felicia Wolfe-Simon, descoloca principios científicos considerados esenciales para la vida, y nos hace preguntarnos no sólo hasta donde son capaces de llegar los organismos vivos para su supervivencia, sino que sorprende a la comunidad científica y la hace soñar, al más puro estilo de la ciencia ficción hard, con la existencia de seres basados en una química diferente de la nuestra.

El auge de la astrobiología:
Tenemos buenos candidatos en el sistema solar para buscar formas de vida similar a la extremófila terrestre.

Se acaba de confirmar la presencia de agua líquida en la Luna de Júpiter Europa. Nada menos que enormes masas de agua líquida han sido encontrada en la Luna de Júpiter Europa.

Descubren agua líquida en el subsuelo de una luna de Júpiter
Científicos de la Universidad de Texas en Austin (Estados Unidos) han descubierto agua en la corteza de Europa, una de las lunas de Júpiter, un hallazgo que ha sido publicado en ‘Nature’ y que, a juicio de expertos, supondría un paso «significativo» para la búsqueda de vida fuera de la Tierra.

Así, ha encontrado lo que parece ser un cuerpo de agua en estado líquido, con un volumen similar al de los Grandes Lagos de Norteamérica, encerrado dentro de la corteza helada de la luna Europa. Según la autora principal, Britney Schmidt, profesora en el Instituto de Geofísica de la Universidad de Texas, el agua podría representar un hábitat potencial para la vida y podrían existir muchos más lagos en las regiones poco profundas de la corteza de Europa.

Además, el recién descubierto lago está cubierto por plataformas de hielo flotante que parecen estar colapsando entre sí, proporcionando un mecanismo para la transferencia de nutrientes y energía entre la superficie y el vasto océano bajo la capa de hielo.

«Una de las opiniones de la comunidad científica ha sido que si la capa de hielo es gruesa, este hecho impediría que la superficie se comunicase con el océano subyacente», explica Schmidt, al mismo tiempo que advierte de que ahora se está ante la evidencia de que, a pesar de que la capa de hielo es gruesa, ésta permite el flujo energético, lo que podría hacer de Europa y su océano «lugares más habitables».

También hay buenas posibilidades en Marte donde la sonda Mars Phoenix encontró hielo en Junio de 2008, y se ha descubierto metano que podría ser resultado de actividad biológica. Se sabe que Marte tuvo gran cantidad de agua, y podría haber albergado vida, y de ser así, quizás en algunos sitios queden colonias de organismos extremófilos marcianos. De Marte ya hemos hablado bastante en nuestro Blog (véanse referencias al final).

Disponemos de otro candidato en nuestro sistema solar, concretamente en la luna de Júpiter Titán. Su densa atmósfera se asemeja a la Tierra primitiva. Una atmósfera de nitrógeno e hidrocarburos. (Y la presión atmosférica más cercana a la terrestre de todo el Sistema). Algunos hidrocarburos parecen ser suficiéntemente energéticos como para ser aprovechados por alguna forma de vida.

En cometas y asteroides se ha conseguido encontrar compuestos orgánicos que podrían ser precursores de vida. Esto ha permitido recuperar el interés por la línea de investigación sobre el origen panspérmico de la vida en nuestro planeta. Ya hemos hablado bastante de la presencia de estos compuestos en cometas y asteroide en nuestro Blog (véanse referencias al final).

Para finalizar:

Este es un trabajo de síntesis confeccionado a partir de noticias publicadas en Internet. Contiene partes de otros trabajos menos completos que este. El objetivo de este artículo fue el de ofrecer una visión suficientemente amplia aunque no exhaustiva  de la vida extremófila en relación con la astrobiológía.

Algunas de las referencias más interesantes consultadas para este artículo:

Enlaces relacionados con este tema en mi Blog:

 

 

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