Exobiologia Sistema Solar

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Presentación de la conferencia Posibilidades de vida extraterrestre en el Sistema Solar a cargo de Luís Saldarriaga para el acto de lanzamiento de la Agrupación para el Impulso y Desarrollo de la Astronomía de la Universidad del Cauca

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Exobiologia Sistema Solar

  1. 1. Posibilidades de vida en el Sistema Solar Luis Saldarriaga Exobiólogo aficionado www.exobiologia.8m.com/main.html
  2. 2. Exobiología: Prerrequisitos para la vida <ul><li>Un planeta (o luna ) geológicamente activo . </li></ul><ul><li>Elementos : Carbono (compuestos orgánicos), Hidrógeno – Oxígeno – Nitrógeno – Azufre – Fósforo. </li></ul><ul><li>Fuente de energía : Solar – Volcánica – Química – Radiactiva. </li></ul><ul><li>Agua : Líquida . </li></ul>
  3. 3. La Zona Habitable Es la región alrededor de una estrella donde es posible la existencia de agua líquida sobre la superficie de un planeta como la Tierra.
  4. 4. Extremófilas Bacterias que soportan condiciones extremas: <ul><li>Presiones altísimas: 10 ton/cm 2 </li></ul><ul><li>Vacío del espacio: Bacillus subtilis (6 años) </li></ul><ul><li>Temperaturas (-15 o C hasta 113 o C) </li></ul><ul><li>pH extremos (< 5 y > 9) </li></ul><ul><li>Radiaciones muy elevadas </li></ul><ul><li>30% sal (9 veces la salinidad de la sangre humana) </li></ul>
  5. 5. Vida en la Antártida: Líquenes que viven dentro de las rocas en uno de los lugares más fríos y secos de la Tierra
  6. 6. Deinococcus radiodurans Soporta la radiación (5 MRad, ó 5000 veces más de lo que soportan los humanos), frío y vacío extremos, daño oxidativo. Tiene redundancia genética.
  7. 7. La Luna: Apolo 12
  8. 8. La Luna: Apolo 12 <ul><li>Nov. 1969: Recuperadas 50 – 100 bacterias ( Streptococcus mitis ), del Surveyor 3, las cuales soportaron 30 meses de: </li></ul><ul><li>Temperaturas extremas. </li></ul><ul><li>Carencia absoluta de agua, energía o nutrientes. </li></ul><ul><li>Exposición a la radiación y al vacío del espacio exterior. </li></ul>
  9. 9. ¿Hay vida en la Tierra?
  10. 10. Espectros infrarrojos de 3 planetas del Sistema Solar (Sagan 1993)
  11. 11. Venus <ul><li>Es posible que haya tenido tanta agua como la Tierra (hace 4.000 millones de años ), pero esta se ha ido perdiendo en la atmósfera superior por la radiación solar . </li></ul><ul><li>Debió sufrir un catastrófico efecto invernadero hace unos 500 - 700 millones de años. </li></ul><ul><li>Altísimas presiones (90 atmósferas) y temperaturas superficiales (457 o C). </li></ul>
  12. 12. Venus
  13. 13. ¿Hay vida en Venus? <ul><li>Temperaturas entre 30° y 80° C a 50 kms de altura. </li></ul><ul><li>Existencia simultánea de H 2 S y SO 2 . </li></ul><ul><li>Estos gases son producidos en la Tierra por volcanes, pero no se esperaría encontrarlos juntos (reaccionan entre sí), y menos a esa altura. </li></ul><ul><li>También son producidos (en la Tierra) por bacterias anaeróbicas . </li></ul>
  14. 14. Marte
  15. 15. ¿Hay vida en Marte? <ul><li>Pudo ser similar a la Tierra hace unos 4.000 - 3.500 millones de años. </li></ul><ul><li>Pudo tener agua líquida (¿ríos y mares?). </li></ul><ul><li>Pudo tener suficiente energía para soportar formas de vida (vulcanismo). </li></ul><ul><li>Aún podría contener formas de vida remanentes . </li></ul>
  16. 16. ¿Ríos Marcianos?
  17. 17. Experimentos de la misión Viking (1976)
  18. 18. Viking (1976) <ul><li>MM + *CO + *CO 2 + luz (120 hs) => Mat. Org. </li></ul><ul><li>MM + *Nutrientes + calor => *CO 2 </li></ul><ul><li>MM + CO 2 + He + Kr + *Nutrientes => O 2 + CO 2 </li></ul><ul><li>* = Radiactivo MM = Muestra de suelo marciano </li></ul><ul><li>Espectrometría de masas: No detectó trazas de materia orgánica en 1:10 9 </li></ul><ul><li>¿Reacciones causadas por Monmorillonita? </li></ul><ul><li>Una muestra del suelo en la Antártida (1979) mostró resultados similares </li></ul>
  19. 19. <ul><li>PAHs: Pireno – Fenantreno </li></ul><ul><li>Carbonatos: Núcleos de Manganeso </li></ul><ul><li>Magnetita: Óxidos de Hierro </li></ul><ul><li>Microfósiles: ~ 100 nm </li></ul>Search for Past Life on Mars: Possible Relic Biogenic Activity in Martian Meteorite ALH840001 David S. McKay, Everett K. Gibson Jr., Kathie L. Thomas-Keprta, et al Science 273: 924 – 930 (1996)
  20. 20. El meteorito marciano ALH840001
  21. 21. ALH 84001 <ul><li>Hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs): Pireno – Fenantreno. Pudieron formarse a partir de compuestos orgánicos simples que nunca evolucionaron hacia seres vivos . </li></ul><ul><li>Carbonatos: Núcleos de Manganeso. Pudieron formarse a altas temperaturas: > 650° C . </li></ul>
  22. 22. ALH 84001 <ul><li>Microfósiles: ~ 100 nm. Resultaron ser cristales minerales. Además son muy pequeños . </li></ul><ul><li>Magnetita: Óxidos de Hierro. Eran diferentes en su morfología a las magnetitas bacterianas . </li></ul><ul><li>“ Afirmaciones extraordinarias requieren evidencias extraordinarias” (Carl Sagan) </li></ul>
  23. 23. Meridiani Planum Hematita gris (asociada con agua)
  24. 24. Desulfotomaculum <ul><li>Puede vivir independientemente del Sol. </li></ul><ul><li>Puede formar esporas (e hibernar). </li></ul><ul><li>Usa la reacción H 2 + SO 2 => compuestos orgánicos (para crecer y reproducirse). </li></ul><ul><li>¿Pudo vivir algo similar en Meridiani? </li></ul>
  25. 25. Marte ¿demasiado salado para la vida? <ul><li>Meridiani debió tener agua en abundancia. </li></ul><ul><li>Pero se trataba de aguas ácidas ( soluciones acuosas de ácido sulfúrico ) y subterráneas que ocasionalmente fluían hasta la superficie. Luego se evaporaban y dejaban granos de arena ricos en sulfatos. </li></ul><ul><li>Dicha agua no era apta para la vida debido a su alta concentración de sales minerales, cuya presencia habría impedido la viabilidad de cualquier potencial microorganismo marciano . </li></ul>
  26. 26. La cuestión del metano en Marte La mayoría del metano en la Tierra es biogénico ( bacterias metanógenas , ganado, arroz): CO 2 + 4H 2 => CH 4 + 2H 2 O Pero su origen también puede ser geológico: CO 2 + Olivino => Magnetita + H 2 CO 2 + 4H 2 => CH 4 + 2H 2 O Metano en Marte: ¿externo (meteoritos, cometas) o interno (volcanes, serpentinización, bacterias )?
  27. 28. La misión Phoenix a Marte <ul><li>El hielo del lugar donde descenderá Phoenix (68º N, 233º E) podría ser el remanente de un antiguo mar. </li></ul><ul><li>Periódicamente (cada 50.000 años), este hielo podría descongelarse y brindar agua líquida a posibles habitantes microbianos del planeta rojo, durante los períodos más cálidos de largos ciclos climáticos . </li></ul>
  28. 30. Europa Diámetro: 3.138 km <ul><li>Superficie joven y activa (pocos cráteres), la cual recuerda las zonas polares en la Tierra. </li></ul><ul><li>Es posible que debajo de la capa de hielo exista un océano (por fuerzas de marea). </li></ul>
  29. 31. Fuerzas de marea
  30. 32. Europa
  31. 33. Fisuras en la superficie de Europa <ul><li>Se abre una fisura, sube agua, ebulle, se congela, y forma una capa de hielo fresco. </li></ul><ul><li>Durante el día la fisura se cierra, empujando el hielo fresco hacia la superficie. </li></ul><ul><li>Al día siguiente, el ciclo comienza de nuevo, con la formación de nuevas fisuras a ambos lados. </li></ul>
  32. 34. Un promontorio (~ 5 km de ancho) cruza en diagonal.
  33. 35. ¿Hay vida en Europa? <ul><li>La luz solar podría penetrar por debajo de las fisuras (¿fotosíntesis?) </li></ul><ul><li>Metanogénesis: chimeneas submarinas podrían proporcionar energía. En la Tierra, los metanótrofos oxidan CH 4 => HCHO. </li></ul><ul><li>La bacteria Hyphomicrobium puede vivir del HCHO como su única fuente de carbono: </li></ul><ul><li>Posibles microorganismos en Europa podrían usar la reacción: HCHO + O 2 => H 2 O + CO 2 </li></ul>
  34. 36. Europa (posibles formas de vida)
  35. 38. Enceladus <ul><li>Es el cuerpo más pequeño del Sistema Solar geológicamente activo (diámetro: 504 km). </li></ul><ul><li>Está en resonancia 2:1 con Dione </li></ul><ul><li>(¿Fuerzas de marea => Críovulcanismo ?) </li></ul><ul><li>Fisuras en el polo sur (sólo 10 - 1.000 años de edad): ~ 130 km de largo (separadas ~ 40 km) y paralelas entre sí. </li></ul><ul><li>Estas fisuras arrojan vapor y pequeños cristales de hielo (fuente del anillo E). </li></ul>
  36. 39. Enceladus
  37. 40. ¿Hay vida en Enceladus?
  38. 41. El modelo de géiser cálido (> 200ºC) <ul><li>La presencia de N 2 en el géiser indica descomposición térmica de amoníaco, y por lo tanto altas temperaturas en el interior de Enceladus : 500º - 800º K (> 200º - 500º C): </li></ul><ul><li>2NH 3 => N 2 + 3H 2 </li></ul><ul><li>Si los géiseres han persistido durante largos períodos de tiempo, aún podría haber actividad química prebiótica . </li></ul>
  39. 42. El modelo de géiser frío: (0º C) No se detectó sodio (¿no hay océano interior?)
  40. 43. El modelo de géiser gélido (-83º C)
  41. 44. Clatratos : 190º K (-83º C) <ul><li>Redes de hielo de agua bajo la corteza de Enceladus que atrapan N 2 , CH 4 y CO 2 . </li></ul><ul><li>Cuando se abren las fracturas en el polo sur, los clatratos se exponen al vacío y liberan violentamente N 2 , CH 4 y CO 2 . </li></ul><ul><li>Estos gases arrastran las partículas de hielo que se observan en el géiser. </li></ul><ul><li>Este modelo no requiere de agua líquida y por lo tanto no es compatible con la vida . </li></ul>
  42. 46. Titán <ul><li>Diámetro: 5.150 km (mayor que Mercurio y Plutón). </li></ul><ul><li>Atmósfera muy densa (1.5 bars): N 2 (90%), CH 4 (5%) + HCN + C 2 H 2 + C 2 H 6 + C 3 H 8 </li></ul><ul><li>El metano se comporta como el agua en nuestro planeta: lluvias, ríos y lagos (temp: -180º C). </li></ul><ul><li>El metano es destruído en la alta atmósfera por la radiación solar UV, formando compuestos orgánicos (tolinas) que caen a la superficie. </li></ul>
  43. 48. <ul><li>¿Hay vida en Titán? </li></ul><ul><li>1 N 2 - CH 4 + uv + e- => Tolinas (griego = barro) </li></ul><ul><li>2 Tolinas + H 2 O => Aminoácidos + Purinas + Pirimidinas </li></ul><ul><li>Impactos o vulcanismo => Calor + 1 + 2 </li></ul><ul><li>=> moléculas prebióticas (complejas) </li></ul><ul><li>Posibles microorganismos en Titán podrían usar la reacción: C 2 H 2 + 3H 2 => 2CH 4 </li></ul><ul><li>Pero la relación 12C:13C ( sonda Huygens ) no indica una fuente biológica para el metano </li></ul>
  44. 49. Tolinas (Carl Sagan)                                   
  45. 50. <ul><li>— Quédate quieto Lucho, el terrícola está tomando otra foto. </li></ul><ul><li>Exobiología y Ciencias planetarias: http://www.exobiologia.8m.com/main.html </li></ul><ul><li>luisarcelio @yahoo .com </li></ul>

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