Instrucciones para construir un hogar o cómo crear un planeta habitable. Parte II

En la entrega pasada hablamos de que uno de los ingredientes principales que debe de tener un planeta para albergar vida es la presencia de agua líquida; y que la distancia a su estrella, así como la composición de su atmósfera influyen en que esta condición se cumpla. Mencionamos algunos mundos de ciencia ficción distintos a la Tierra donde la vida ha florecido. Con lo que llevamos de este instructivo sabemos que  Kamino, el hogar de los anfibiodes clonadores, parece un lugar perfecto para la vida, mientras que Arrakis podría presentar grandes problemas debido a su escasez de agua. Veamos qué otras especificaciones se necesitan para ver que si estos mundos son posibles o no.

Con los pies bien plantados

Tenemos ya una idea de dónde queremos ubicar la casa y qué techo vamos a poner sobre nuestras cabezas, pero no podemos olvidar una parte fundamental de una construcción: sus cimientos. Si queremos construir un hogar resistente hay que poner un buen soporte, además de que la tierra ubicada bajo nuestros pies es un factor esencial para la obtención de comida. Un suelo fértil siempre dará buenas recompensas.

Los cimientos del mundo son la esfera de roca en sí misma, que mantiene todo en su lugar y cuya fuerza  depende de su masa. La fuerza gravitacional de un planeta aumentará a mayor masa. Si el planeta es muy pequeño, dicha fuerza será muy débil para retener una atmósfera por mucho tiempo, así como una casa con cimientos poco profundos podría caerse si queremos construirle muchos pisos. Esto fue lo que probablemente le sucedió a Marte (Fig. 1), aunque no vemos lagos o ríos en su superficie, muchas evidencias apuntan que en el pasado había agua líquida en territorio marciano, lo que significa que en algún momento tuvo una atmósfera lo suficientemente gruesa como para tener temperaturas arriba del punto de congelación del agua. Con el tiempo, Marte fue perdiendo su capa gaseosa, y con ella su agua, debido a que su masa tan pequeña no le permitió retenerla por mucho tiempo.

Fig.1 Representación de la delgada atmósfera de Marte, la cual es 100 veces más delgada que la de la Tierra. Créditos de la imagen © NASA.

Pero tenemos que volver al juego de «ni tan tan, ni muy muy», pues un planeta demasiado grande también trae algunos problemas. Como ya dijimos, la atmósfera evoluciona, y de hecho la primera envoltura que generalmente tiene un mundo es rica en hidrógeno, y esta se pierde gracias a los poderosos vientos solares en las primeras etapas de evolución planetaria. La gravedad en cuerpos muy masivos (es decir, que tinen mucha masa)  va a ser tan fuerte  que será muy difícil levantar algo de ahí. Así, mundos muy grandes tenderán a retener sus atmósferas primarias y pueden llegar a convertirse en gigantes gaseosos, como es el caso de Jupiter o Saturno.

Una atmósfera compuesta principalmente de hidrógeno será pobre en carbono y nitrógeno, elementos esenciales para formar la vida, y que en gran parte se obtienen de la cubierta gaseosa de un planeta. Pero bueno, pa’ pronto, si escribimos nuestro instructivo en términos de la masa terrestre, deberíamos echar aproximadamente desde media, hasta cubeta y media de la misma para tener los cimientos adecuados.

Ahora, si queremos alimentarnos bien, sería una gran ventaja tener un suelo fértil en un patio donde pudiéramos tener un huerto. Para que la vida se desarrolle se necesita que estén disponibles los famosos CHONSP (carbón, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo), los principales constituyentes de los compuestos orgánicos. Estos elementos crean la mayoría de las células y son también lo que consumimos principalmente. Como ya comentamos, es posible conseguir carbono y nitrógeno de la atmósfera, y el agua podría aportar hidrógeno y oxígeno, mientras que de los minerales podríamos obtener el azufre y fósforo, además de otros elementos importantes para la vida como el hierro, calcio y magnesio. Así que nuestros cimientos deben de estar en constante contacto con rocas, para poder obtener los materiales necesarios para que se empiece a formar la vida. Esta es otra razón por la que un gigante gaseoso no es la mejor opción para elegir un hogar, pues sus densas atmósferas están normalmente separadas de sus núcleos rocosos por grandes capas de hielo. El terreno ideal sería un planeta terrestre, como Mercurio, Venus, Tierra o Marte. Además, algunos autores sugieren que es necesario que existan masas continentales, pues el intercambio de nutrientes es más eficiente gracias a ellas; hasta ahora el único planeta que conocemos con continentes es la Tierra.

Fig. 2 Diagrama que muestra la Trinidad Habitable, concepto que sugiere que para la generación de vida en un planeta, este debe poseer agua superficial, continentes y una atmósfera. El agua aportaría el hidrógeno (H) y oxígeno (O), la atmósfera el carbono (C) y nitrógeno (N), mientras que las rocas en los contientes facilitarían el aporte de fósforo (P) y azufre (S), así como otros elementos. Imagen modificada de Dohm & Maruyama (2015)

Un escudo protector y un sistema que haga correr la casa

Ya casi tenemos listo el hogar, pero si queremos alargar su vida tenemos que poner unos toques extra. Si tomamos una foto área en México, probablemente veamos que muchos de los techos de las casas están pintados de rojo. Esto se debe a que es muy común poner una capa de impermeabilizante para que el agua de lluvia no desgate los materiales y empiece a infiltrarse por las paredes un techo. El impermeabilizante protege la casa, y si es muy bueno, el desgaste y la erosión de la construcción van a ser mínimas.

Los vientos solares pueden ir erosionando las atmósferas de los planetas. Esto perjudica muy gravemente a las moléculas de agua que se encuentran en forma de vapor, pues el hidrógeno que hay en ellas es muy ligero y fácil de arrancar por los vientos solares. Al pasar el tiempo, un planeta puede ir perdiendo su reservorio de agua debido a este proceso. Se hipotetiza que esto pudo haber pasado en Marte. Afortunadamente, algunos planetas poseen un campo magnético, que es como un imán gigante que se produce en sus interiores y desvía los vientos solares, actuando así como un gran escudo que reduce la erosión de la atmósfera.

En los planetas rocosos el campo magnético es generado por núcleos líquidos que están compuestos principalmente de hierro y níquel. Los cuales a altísimas temperaturas a las que se encuentra el núcleo se ionizan y se comportan como partículas cargadas, que al moverse generan un campo magnético. El movimiento en el núcleo se debe a las corrientes de convección dentro de él, que son generadas gracias a la solidificación del núcleo interno y al movimiento de rotación, es por ello que planetas en zonas habitables alrededor de estrellas pequeñas tendrán problemas para ser habitables, pues su campo magnético va a tender a ser más débil y la erosión de su atmósfera mayor. Échenle pues a su lista de materiales un núcleo metálico en estado liquido.

The magnetic field and electric currents in and around Earth generate complex forces that have immeasurable impact on every day life. - Image Credit: ESA/ATG medialab
Fig. 3 Representación de la interacción del campo magnético terrestre y los vientos solares, los cuales son desviados gracias a este escudo protector. El campo magnético es generado por el núcleo externo líquido (en naranja) de la Tierra. Imagen por ESA/ATG medialab.

Para vivir cómodamente en la casa seguramente sería ideal tener un buen sistema de energía que nos permita cocinar y procesar los alimentos, calentar el agua y tratar los desechos que generemos —preferiblemente reciclándolos o reusándolos—. En un planeta este trabajo lo hace, en gran parte, la tectónica de placas. Esta parece no ser necesaria para el desarrollo de la vida, ya que cada vez hay más indicios de que cuando la vida se generó en el planeta azul la tectónica de placas aún no estaba activa, pero sí parece ser un ingrediente necesario para mantener la habitabilidad por largos periodos de tiempo, pues convierte al planeta en un sistema dinámico facilitando el intercambio de nutrientes y la renovación de los mismos, proceso que sería muy difícil sin ella. Esto parece permitir la aparición de organismos más “complejos”, pues a la vida le tomó millones de años para evolucionar a formas multicelulares, y muchos más para desarrollar gran parte de las características que nos parecen tan comunes ahora como los esqueletos o la vista.

¿El cielo espacio es el límite?

Con este pequeño (y sumamente limitado) instructivo parece que en realidad planetas similares a Kamino —donde mares infinitos cubren la superficie sin grandes continentes a la vista— o a Arrakis —lleno de dunas por doquier con poca agua en sus casquetes y en zonas subterráneas— , podrían experimentar grandes problemas para generar vida y mucho más multicelular. Claro que podemos especular que en el pasado la casa de los kamonianos y la de los gusanos de arena gigantes tuvo las características “ideales”, y que con forme las condiciones se fueron haciendo más difíciles, sus habitantes se fueron adaptando a sus nuevos ambientes. Alimentar la creatividad es parte del quehacer científico, y echar a volar la imaginación puede traer nuevas preguntas que podrían alimentar el creciente y joven campo de la astrobiología, que es la ciencia que estudia la posibilidad de vida en otros planetas.

De hecho, cada vez es más común que se investiguen cuerpos rocosos que cumplen pocas de las características que aquí enunciamos. Uno de ellos es Europa, uno de los satélites de Jupiter, que bajo su gruesa capa de hielo superficial posee un friísimo océano que podría estar en contacto con rocas silicatadas. La interacción del agua y los minerales podría proveer de los elementos esenciales para que se origine la vida microbiana en el satélite. Es cierto que las temperaturas ahí son muy bajas, pero si algo nos han enseñado los extremófilos, es que los límites que los organismos vivos pueden aguantar van más allá de los que antes pensábamos. Sin embargo, la vida multicelular sería poco probable de que evolucionara en el satélite (Europa Report podría no ser tan realista después de todo), pues se especula que la fotosíntesis es un requisito para que esto suceda y los rayos del Sol difícilmente penetrarán las gruesas capas de hielo . Con esto último vemos que la vida misma modifica y afecta la habitabilidad de un planeta.

Satelite Europa
Fig. 4 Imagen de la superficie del satélite Europa (izquierda). Representación de la superficie congelada de Europa con su océano subterráneo. Créditos NASA y NASA/JPL-Caltech

Este manual se encuentra en constante crecimiento, y está limitado a lo que conocemos, y conforme entendamos mejor eso que definimos como “vida”, tal vez las instrucciones aumentarán. Este pequeño recorrido nos da una idea de que seguro hay una gran cantidad de planetas habitables en el universo, pero la mayoría de ellos no lo serán. Además, nos hace recordar que para que surgiera y se mantuviera la vida en este planeta muchos factores se tuvieron que conjuntar. Bien dijo David Stevenson, científico del Caltech, “todo afecta a todo lo demás: el desarrollo de vida en la Tierra probablemente no está desconectado de la composición de su núcleo”. Cada parte del Sistema Tierra, desde su interior hasta el mismo Sol, pasando por los organismos que la habitan, ha interactuado para mantener su habitabilidad. Por ello, debemos de empezar a entender a este hogar no como algo que nos pertenece, sino como algo de lo que somos parte.

La imagen de la portada fue tomada de Elena Mozhvilo @miracleday