Buscando vida en Marte: 45 años de la misión Viking

Durante la llegada de humanos a la Luna en 1968 por la NASA, Estados Unidos se encontraba en una intensa competencia por conquistar los confines del espacio.

La Unión Soviética había colocado en órbita el primer satélite Sputnik en 1957, había tocado y fotografiado la superficie de Venus con la Venera 4 en 1967 y estaban realizando intentos serios de posarse sobre la superficie de Marte.

Fue en 1968 cuando se crea el programa Viking; un proyecto ambicioso que ubicaría una vez más a los Estados Unidos como una de las grandes potencias mundiales en la era espacial. El 20 de julio de 1976, hace 45 años, esta misión de la NASA amartizaba para realizar los primeros y únicos experimentos en búsqueda de vida microbiana. 

Los resultados fueron positivos, pero se contraponían a la aparente falta de materia orgánica en el suelo marciano. Si no fue vida ¿qué observaron estos experimentos? La controversia aún está vigente 45 años después.

El programa Viking constaba de dos orbitadores (VO1 y VO2) y dos módulos de aterrizaje (VL1 y VL2); el Viking 1 estaría compuesto por VL1 y VO1 y su gemelo Viking 2 por VL2 y VO2. La idea original de Estados Unidos era que la primera astronave amartizaría el 4 de julio de 1976, a manera de celebración por el bicentenario de su Independencia (4 de julio de 1776).

Sin embargo, se retrasó un poco, para llegar con éxito el 20 de julio de 1976 después de 11 meses de viaje desde la Tierra. El Viking 2 haría lo propio el 3 de septiembre del mismo año.

Con este suceso, los Estados Unidos serían, por 45 años, la única nación en lograr llegar exitosamente a la superficie de Marte, una misión muy ambiciosa que culminaría con la puesta en órbita de dos satélites y dos módulos de aterrizaje.

Ir a Marte a buscar vida

Desde que Stanley Miller y Harold Urey descubrieron en 1953 la formación de aminoácidos en un experimento sumamente simple, elegante y barato donde se simulaba la atmósfera reducida de la Tierra primitiva, la hipótesis por encontrar vida en otros planetas fue plausible.

Miller teorizó acerca de la presencia de microorganismos con una bioquímica similar a la terrestre, lo cual implicaría un posible intercambio de material entre la Tierra y Marte. Por el contrario, en caso de haber alguna diferencia pequeña, pero significativa, a nivel bioquímico esto representaría que la evolución de estos microorganismos fue independiente y que las condiciones ambientales primitivas fueron determinantes para ello.

A mediados de la década de los 60´s la comunidad científica se preparaba para plantear dos preguntas que siguen vigentes hoy en día: ¿Marte alguna vez tuvo las condiciones ideales para la vida? y ¿las condiciones ambientales del planeta rojo en la actualidad permiten el desarrollo de vida?

Los científicos argumentaron la necesidad de ir a Marte a buscar vida basados en lo observado en la Tierra: microorganismos que sobreviven a temperaturas de -70°C, altos niveles de radiación, poca humedad y presiones bajas. Sin embargo, es importante recalcar que no porque algunas formas de vida pudieran “subsistir” en condiciones similares a las de Marte, esto implicaba que existieran allá, la única manera de comprobarlo era ir y buscar la vida.  

Experimentos biológicos de Viking

Una vez superado el obstáculo de convencer al gobierno para llevar una nave a Marte, conseguir un presupuesto de 280 millones de dólares ¡en la década de los 60´s!, superar un trayecto de 11 meses en el espacio y suponer que todas las condiciones ambientales de Marte serían favorables para un amartizaje ideal, lo siguiente era saber ¿qué experimentos deben hacerse para detectar vida, si es que existe? Una pregunta nada fácil de responder, diferentes grupos de científicos realizaron muchas propuestas quedando seleccionadas tres.

Experimento de Intercambio de Gases (GEx)

Este experimento buscaba evidenciar una posible “respiración” de algún agente biológico en una muestra de regolito marciano (~0.5 cm³). La muestra se colocaba en una cámara donde se tenía control de la presión, temperatura y composición atmosférica.

En este caso se adicionaba una mezcla de gases (CO₂ y Kr), después se incubaba en un primer paso humedeciendo el suelo con un caldo nutritivo y se analizaban los gases desprendidos; en un segundo paso, el suelo se inundaba con la misma solución y se volvían a analizar los gases emitidos.

Este experimento obtuvo una respuesta positiva, pues observó el paso de CO₂ a O₂ en ambos casos (VL1 y VL2). Los científicos apodaban “el caldo de pollo” al caldo de cultivo, debido a la cantidad de nutrientes que contenía la solución acuosa.

Experimento de Liberación Pirolítica (PR)

Lo que buscaba este experimento era evidenciar la presencia de material orgánico sintetizado a partir de una “fotosíntesis”.

Dentro de una cámara con atmósfera, presión y temperatura marciana se adicionaba una mezcla de gases marcados isotópicamente (¹⁴CO₂ + ¹⁴CO) en presencia de ~0.5 cm³ de suelo marciano, posteriormente una lámpara de xenón simulaba la luz solar y durante 5 días permanecía sellada.

El siguiente paso era eliminar todos los gases para después analizar la muestra de suelo, la cual se calentaba (pirólisis) para volatilizar los posibles compuestos orgánicos sintetizados; dentro de la columna de pirólisis estos orgánicos se oxidarían hasta ¹⁴CO₂ para ser analizados por un detector de radioactividad. Los resultados fueron muy sorprendentes pues en ambos módulos de aterrizaje (VL1 y VL2) las respuestas fueron positivas en diferentes cantidades.

Experimento de Liberación Marcada (LR)

Este es quizás el experimento más emblemático y polémico de toda la misión. Nombrado inicialmente como Gulliver, este experimento consistía en evidenciar un posible metabolismo microbiano marciano.

Primero se colocaba en una cámara con presión, temperatura y atmósfera controlada, ~0.5 cm³ de regolito marciano, después se agregaba 0.155 mL de una solución de 7 nutrientes marcados isotópicamente (D y L-Alanina, D y L lactato, glicina, formiato de sodio y glicolato).

El fundamento del experimento suponía una posible presencia biológica en el suelo. Una vez añadida la solución de nutrientes, el metabolismo microbiano oxidaría los 7 nutrientes hasta ¹⁴CO₂, el cual sería monitoreado durante 8 días. La respuesta para VL1 y VL2 fue positiva, lo cual sorprendería por completo a todo el equipo científico de la misión.

¿Hay vida en Marte o no?

Los tres experimentos biológicos de ambos sitios de amartizaje dieron respuestas positivas para la vida, sin embargo, los científicos principales de cada uno consideraron que debían ir con precaución antes de dar una respuesta definitiva.

Se debe tomar en cuenta que este era el primer intento por buscar vida en otro planeta, que se tenían ideas de como pudiera resultar todo, pero una vez en Marte, los datos obtenidos hicieron que la comunidad científica planteara nuevas hipótesis para la reactividad del suelo.

El planeta rojo era mucho más complejo y misterioso de lo que se creía. En los tres casos había un agente activo en el suelo marciano que era el responsable de los resultados positivos; sin embargo, existía una alta probabilidad de que fuera un agente químico y no biológico el responsable de estas señales.  

Si alguien tenía la última palabra con respecto a la actividad biótica o abiótica del suelo, era el instrumento CG-EM (Cromatografía de Gases acoplada a Espectrometría de Masas) era el juez en esta polémica.

La biología como la conocemos en la Tierra se centra en la química del carbono, a partir de él se forman diferentes moléculas orgánicas. El experimento que incluía el uso de CG-EM consistía en tomar una muestra de suelo marciano y calentarlo hasta 500°C para volatilizar cualquier tipo de compuesto orgánico conservado en la matriz mineral. Los resultados fueron un golpe duro para el equipo científico de la misión, pues no se encontró ninguna señal que indicara la presencia de orgánicos en ninguno de los sitios de amartizaje de VL1 y VL2. La situación era contundente: “si hay vida en Marte, hay materia orgánica, si no, no”.

La polémica en torno a estos resultados fue intensa en aquel entonces y lo sigue siendo ahora, pues si los Viking no observaron una respuesta biológica en sus tres experimentos, entonces ¿qué fue lo que observaron?

Durante 30 años diversos grupos de investigación se dedicaron a replicar los experimentos biológicos realizados en Marte en 1976; como consecuencia se propusieron varios agentes biológicos y químicos responsables para las respuestas positivas de los Viking.

Fue en el 2006 cuando un nuevo análisis del experimento de CG-EM en muestras del desierto de Atacama en Chile (un suelo análogo a Marte), mostró que el calentamiento a 500°C era insuficiente para volatilizar y observar el material orgánico, se determinó que la temperatura debía superar los 650°C para poder detectarlos. Desde este momento, las misiones que intenten buscar moléculas orgánicas debían calentar a mayor temperatura para tener éxito.

En el 2008, la misión Phoenix de la NASA llegó al ártico marciano; esta misión descubrió la presencia de un agente oxidante: el perclorato (ClO₄^-). Este óxido del cloro es utilizado en la Tierra para pirotecnia y es un agente contaminante que puede causar problemas en la tiroides, de manera natural se produce principalmente por fotooxidación (reacciones químicas por actividad de la luz solar).

Sin duda, este hallazgo reavivó el interés por los experimentos del Viking ya que curiosamente los percloratos son muy reactivos por encima de los 600°C, lo que suponía un gran problema para detectar orgánicos. Es decir, al calentar un suelo que contenga ambos, percloratos y materia orgánica, por encima de los 600°C, existiría una serie de reacciones que ocasionarían la degradación y la generación de compuestos orgánicos clorados.

Fue así como la misión Curiosity encontró en 2013 algunas moléculas orgánicas asociadas al cloro (organoclorados), asociadas en particular a percloratos. Sin embargo, no se ha encontrado a la fecha ninguna molécula orgánica simple como los aminoácidos alanina o glicina. Por otro lado, las observaciones hechas por el orbitador Mars Reconnaissance en 2015 demostraban que los percloratos estaban distribuidos por todo el planeta. Los percloratos eran entonces un factor muy importante por considerar en la búsqueda de vida en Marte.

Experimento de Liberación Marcada: un debate vigente

De los tres experimentos biológicos, el de Liberación Marcada (LR) era sin duda el más polémico, pues las respuestas obtenidas eran, y siguen siendo hoy en día, defendidas por el investigador principal del instrumento: Gilbert Levin, quien asegura que el experimento que buscaba evidenciar metabolismo microbiano por adición de 7 nutrientes orgánicos observó la presencia de actividad microbiana; por otro lado, el mismo Levin menciona que, si un agente químico era responsable, éste debía poseer condiciones muy especiales y particulares para responder de la misma manera que lo hiciera un agente biológico.

Marte posee una atmósfera 100 veces menos densa que la de la Tierra, donde la radiación cósmica y solar incide directamente en la superficie marciana, destruyendo y oxidando el posible material orgánico y también a los percloratos, estos pueden dar lugar a otras especies oxidadas del cloro como el clorato, clorito e hipoclorito. Este último se demostró recientemente que puede ser el responsable de las señales obtenidas por el LR, ya que puede reaccionar con los nutrientes agregados por los Viking en los mismos tiempos, cantidades y condiciones experimentales.

La situación es compleja ya que con lo que sabemos ahora, la vida pudo adaptarse al subsuelo de Marte. Recientemente se han encontrado reservorios de agua líquida a mayor profundidad. La misión ExoMars de la Agencia Espacial Europea (ESA), que será lanzada el próximo año, podrá penetrar varios metros para realizar diferentes análisis.

Recordemos que las misiones actuales y pasadas (Viking, Sipirit, Opportunity, Phoenix, Perseverance) solo recolectaron hasta 10 cm de profundidad. Es probable que tanto los compuestos orgánicos como una posible presencia microbiana deba buscarse lejos de los lugares en donde la radiación predomina (subsuelo, cuevas, interior de las rocas, etc.). Después de 45 años quizás nos encontramos en un punto crítico en donde estamos por saber si Gilbert Levin, de 97 años, tiene razón.

2021. Un año dorado para la exploración de Marte

El estudio de Marte ha significado el envío de múltiples orbitadores, sobrevuelos, módulos de aterrizaje y robots que recorren y exploran el planeta rojo. Estados Unidos y la Unión Soviética fueron los que predominaron en la exploración marciana durante mucho tiempo, sin embargo, este año llegaron nuevas naciones.

Los Emiratos Árabes Unidos (con una agencia espacial creada en 2016 y lidereada por una mujer) y China (segundo país en amartizar con éxito en la superficie de Marte), se suman a la lista de países donde también se encuentra la India (que colocó un satélite en órbita en 2014), así como la Unión Europea y Rusia; mientras que existen planes para que Japón explore las lunas marcianas Phobos y Deimos en esta década.

Falta considerar la indiscutible participación de empresas privadas como SpaceX, Blue Origin, Virgin Galactic, Lockheed Martin, entre otras, quienes pretenden apoderarse peligrosamente de la exploración espacial. Por ello, es necesario que exista una clara legislación planetaria para evitar que una sola empresa domine y tome todas las decisiones en la exploración de Marte. Nuevos retos que devienen de la perseverancia humana en su odisea por alcanzar Marte.

**Fe de erratas:

Aclaración en los créditos de las imágenes usadas en este artículo.   

Los autores refieren que las imágenes 2 y 3 pertenecen a:

Esquema de la misión Vikingo

Traducida de solarsystem.nasa.gov

https://solarsystem.nasa.gov/missions/viking-1/in-depth/

Esquema de los 3 experimentos de la misión Vikingo

Traducida y modificada de Forget et al., 2008.

Forget, F.,  Costard  F. y Lognonné  P.(2008) Planet  Mars  Story  of  Another  World.       

 Praxis Publishing, Chichester, UK.

Así las publicamos originalmente: Imagen cortesía Dr. Pável Ulianov Martínez Pabello       

¡Publica con nosotros!

Tus ideas en línea es un espacio de Ciencia UNAM abierto a la participación de estudiantes, investigadores, profesores y profesionales creativos interesados en compartir sus productos para la divulgación de la ciencia.