Vida en otros mundos (IV): Marcianos?
Extraterrestrial life in our solar system? / ¿Vida extraterrestre en nuestro sistema solar?
Mars. Jezero crater and delta / Marte. Cráter y delta Jezero.
Considering the vast differences among the environments where life has been found on Earth—in at least terms of energy sources, temperature, humidity, pressure, pH, salt concentration, illumination, radiation, and access to oxygen—it seems increasingly evident that life outside our planet is not only possible but almost certain. Even in our solar system, there are other possible places where life could have developed with some ease. Among them are the planets Venus and Mars, as well as Europa, Ganymede, and Callisto (satellites of Jupiter) or Titan and Enceladus (satellites of Saturn). Europa, Ganymede, Titan and Enceladus are covered in ice, and Callisto could have an ocean below its surface according to findings obtained by the Galileo spacecraft, named after Galileo Galilei who discovered this moon of Jupiter.
Starting from the interior of our solar system, we would have to rule out, with great probability, Mercury. This planet was already explored by two missions—Mariner 10 and Messenger—and will be visited again in 2025 by another one, called BepiColombo. The proximity of Mercury to the Sun causes temperature oscillations between 350 ºC and -170 ºC—far too extreme to sustain life as we know it.
In the case of Venus, science fiction aside, in 1967 Carl Sagan and Harold Morowitz speculated about the possibility of finding life in the clouds of the planet (1). The surface temperature is in the order of 500 ºC (2), capable of melting lead, but Venus possessed liquid water between 4.0 and 1.5 billion years ago, so it cannot be ruled out that life existed there in the past (3). Since 2015 a Japanese mission has been studying Venus’s atmosphere, and at least three more expeditions from the European (ESA) and U.S. (NASA) space agencies will help to better understand this planet.
Those of us born in the middle of the last century grew up believing that Mars had channels that had possibly been made artificially, which gave rise to The Martian Chronicles—a science fiction novel published in 1950 by Ray Bradbury speculating about indigenous Martian civilizations. The first suggestion of the existence of channels on Mars came from Giovanni Schiaparelli. But the possible presence of a Martian civilization as the origin of the channels was suggested by the astronomer Percival Lowell, whose tomb lies on Mars Hill at the Lowell Observatory in Flagstaff, Arizona, not far from the south rim of the Grand Canyon.
The channels of Mars according to Percival Lowell /
Canales de Marte, según Percival Lowell (4)
Today we know that such channels never existed, despite the magnifying potency of the Lowell Observatory telescope, as can be seen in the figure below. Is it possible that Mr. Lowell had a sight defect (5)?
Picture of Mars / Fotografía de Marte (6)
At the beginning of our solar system's existence, Earth and Mars were very similar. They also went through comparable conditions, initially their matter melted by heat, then later cooled, giving rise to rocky crusts. Mars also possessed abundant water and underwent a lot of geological activity, with active volcanoes emitting lava from time to time. If life only took about 500 million years or less to develop on Earth, then Mars still had favorable conditions for its appearance. There was a molten core on Mars that generated a magnetic field that could have protected life from radiation and that allowed the existence of an atmosphere denser than today. Mars had rivers and sunlight, as well as volcanoes that emitted greenhouse gases, keeping the planet warm, and water may have been present at Jezero crater until about 2 billion years ago (8).
Except in the polar ice caps, water disappeared from the surface of Mars about 3.0 billion years ago, when single-celled beings proliferated on Earth, long after the first stromatolite fossils. Therefore, there was enough time for life to appear and evolve on Mars. Up to 99% of the water originally present on Mars may now be present both underground and combined with the rocks of the planet’s crust (8). Even if we don’t take this possibility into account, just the ice currently present at the poles of Mars represents a lot of potentially life-sustaining water. If that ice melted and was not lost in space, the water could reach between 20 and 40 meters above Mars’ surface—if it were flat— (9). Taking into account what we know about the environments where life has been found on Earth, the availability of water, and the energy that Mars receives from the Sun, it would not be a big surprise to find indications of past or present life in Mars.
February 2021 was an important month on Mars. Three missions arrived almost simultaneously in a true Martian invasion orchestrated from Earth. The first to arrive, on February 9th, was the orbiter Amal— “Hope”—from the United Arab Emirates, which will remain in distant orbit of Mars and has already observed auroras in its atmosphere (10). On February 10th, Tianwen-1— “questioning the heavens”—launched by the China National Space Administration, reached the orbit of Mars. Tianwen-1 comprises an orbital satellite, a lander, and an exploration rover called Zhurong. The lander and Zhurong reached the planet’s surface on May 15th at Utopia Planitia, which could have been the seabed of a former Martian ocean (see:
When it comes to naming its space missions, China takes the Oscar. Tianwen is the name of a poem written by poet Qu Yuan about 2,300 years ago, at the beginning of which he posits questions about the origin of the universe.
While the Tianwen-1 module and rover were still in orbit, NASA's Perseverance reached Mars’ surface on February 18th, as can be seen in the following video:
NASA’s Perseverance carried a 1.8 kg helicopter called Ingenuity, the first aircraft to make controlled flights over another planet (11). But such technologically advanced flights were not the only successful experiments of this expedition. A machine no larger than a kitchen toaster extracted carbon dioxide from the low-density Martian atmosphere (96% of its gases are carbon dioxide) and produced oxygen (0.13% of the atmosphere). The system used Martian soil for the required chemical reactions, demonstrating a technology that could supply oxygen to breathe and produce water, as well as to use in the return of future expeditions (12).
NASA’s Perseverance mission will look for signs of life, past or present, in Jezero crater, where we can clearly distinguish a fossilized river delta and a possible lake—see the first picture of this post above (13, 14). Water may have flowed there 3.8 billion years ago. Looking at photographs of this area, it seems like a perfectly chosen place to achieve Perseverance’s goal, although the martian samples will not arrive into our planet until 2033 to be analyzed. Tianwen-1 also explores a neighboring area on the Utopia Planitia. The information from these missions could surprise us by identifying Mars as the origin of life on Earth.
The presence of liquid water on the surface of Mars is currently impossible due to the low density of the Martian atmosphere, but there is water below the surface. This water forms underground lakes 75,000 square km wide (12.5% of the surface of the Iberian Peninsula) that were detected in 2018 and 2020 (15). These lakes could be oases of life, although the concentration of salt must be very high in order to remain in a liquid state (16). At least this water could serve as a source of oxygen to breathe and hydrogen as fuel for human expeditions.
Beyond Mars, one of the best candidates for hosting life is one of Jupiter's moons, Europa. This moon was already explored by the spacecraft Galileo. The next mission, after 2025, will be by NASA’s orbiter Europa Clipper that will circle Jupiter and fly over Europa, scanning and mapping it on numerous occasions. NASA is already experimenting with an underwater robot to explore the ocean beneath its icy surface (17).
Titan, Saturn's moon, is covered with carbon and hydrogen compounds, and about a hundred km—62 miles—beneath its surface there may be an ocean of liquid water. Collisions of asteroids and comets could have favored the appearance of life, which is expected to be studied in 2036 with NASA's Dragonfly mission (18).
The possibility of life, of course, is not limited to our solar system. Without going into theoretical calculations based on the number of galaxies, the number of stars per galaxy, and the number of planets and satellites per star, there is already evidence of habitability. In 2019 an exoplanet—a planet outside our solar system—called K2-18b, with approximately two and half times the radius of the Earth, was described at 124 light years from us. K2-18b has clouds of water and is in the habitable zone of its sun, although it is unknown what its surface looks like (19).
Estimates based on data from NASA's Kepler mission, which was launched in 2009, indicate that in our galaxy alone there may be 300 million habitable planets (20). Thirty-six civilizations in our galaxy could be advanced enough to establish contact with us, if it were not for the distance—they are more than 7,000 light-years away (21).
It wouldn't be a big surprise for many to find life beyond Earth in the next 10 to 20 years. We could apply to our lack of knowledge regarding the existence of life on other planets what astronautical pioneer and rocket designer Konstantin Tsiolkovski said (22): “The absence of evidence is not evidence of absence.”
While it is true that life appeared very early on our planet, it was initially limited to archaea and bacteria. Cells with nuclei and organelles such as mitochondria or chloroplasts did not appear until much later, which probably indicates that their appearance is a phenomenon of low probability. Emergence of much more complex multicellular beings occurred only about 1 billion years ago, again suggesting that this may be a low-probability step in the evolution of life. It is not enough to have adequate conditions for the appearance of life. To reach the state of complexity attained on our planet it is necessary that environmental conditions maintain their compatibility with life for many billions of years—something that may have been missing from Venus and Mars, as well as other planets. It is possible that life elsewhere in the universe is limited to microbes without a nucleus (23).
The presence of extraterrestrial life is a widely accepted possibility. Very different is the case of intelligent life, although some people affirm that it is also pending to be found on Earth.
Versión en español:
Teniendo en cuenta las grandes diferencias entre los ambientes donde se ha encontrado vida en la Tierra, al menos en términos de fuentes de energía, temperatura, humedad, presión, pH, concentración de sal, iluminación, radiación y acceso al oxígeno, parece cada vez más evidente que la vida fuera de nuestro planeta no sólo es posible sino casi segura. Incluso en nuestro sistema solar hay otros lugares posibles donde la vida podría haberse desarrollado con cierta facilidad. Entre ellos se encuentran los planetas Venus y Marte, así como Europa, Ganímedes y Calisto (satélites de Júpiter) o Titán y Encélado (satélites de Saturno). Europa, Ganímedes, Titán y Encélado están cubiertos de hielo, y Calisto podría tener un océano debajo de su superficie según los hallazgos obtenidos por la nave espacial Galileo, llamada así por Galileo Galilei que descubrió esta luna de Júpiter.
Partiendo del interior de nuestro sistema solar, tendríamos que descartar con gran probabilidad Mercurio. Este planeta ya fue explorado por dos misiones, Mariner 10 y Messenger, y será visitado nuevamente en 2025 por otra, llamada BepiColombo. La proximidad de Mercurio al Sol provoca oscilaciones de temperatura entre 350 ºC y -170 ºC, demasiado extremas para sostener la vida tal como la conocemos. En el caso de Venus, ciencia ficción aparte, en 1967 Carl Sagan y Harold Morowitz especularon sobre la posibilidad de encontrar vida en las nubes del planeta (1). La temperatura de la superficie es del orden de 500 ºC (2), capaz de derretir el plomo, pero Venus poseía agua líquida hace entre 4.000 y 1.500 millones de años, por lo que no se puede descartar que existiera vida allí en el pasado (3). Desde 2015, una misión japonesa ha estado estudiando la atmósfera de Venus, y al menos tres expediciones más de las agencias espaciales europea (ESA) y estadounidense (NASA) ayudarán a comprender mejor este planeta.
Las personas nacidas a mediados del siglo pasado crecimos creyendo que Marte tenía canales que posiblemente se habían hecho artificialmente, lo que dio lugar a “Las crónicas marcianas”, una novela de ciencia ficción publicada en 1950 por Ray Bradbury especulando sobre civilizaciones marcianas. La primera sugerencia de la existencia de canales en Marte vino de Giovanni Schiaparelli, pero la posible presencia de una civilización marciana como origen de los canales fue sugerida por el astrónomo Percival Lowell, cuya tumba se encuentra en la colina de Marte (Mars Hill) en el Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona, no lejos del lado sur del Gran Cañón del Colorado.
Hoy sabemos que tales canales nunca existieron, a pesar de la potencia de aumento del telescopio del Observatorio Lowell, como se puede ver en la figura a continuación. ¿Es posible que el Sr. Lowell tuviera un defecto visual (5)?
Al comienzo de la existencia de nuestro sistema solar, la Tierra y Marte eran parecidos y pasaron por situaciones comparables. Inicialmente su materia se derritió por el calor y luego se enfrió, dando lugar a cortezas rocosas. Marte también poseía abundante agua y experimentaba mucha actividad geológica, con volcanes activos que emitían lava ocasionalmente. Si la vida solo tardó unos 500 millones de años o menos en desarrollarse en la Tierra, entonces Marte todavía tenía condiciones favorables para su aparición, incluyendo un núcleo fundido que generaba un campo magnético protector de la radiación y que permitía la existencia de una atmósfera más densa que la actual. Marte tenía ríos y luz solar, así como volcanes que emitían gases de efecto invernadero, manteniendo el planeta caliente y el cráter Jezero pudo tener agua hasta hace unos 2.000 millones de años (7).
Excepto en los casquetes polares, el agua desapareció de la superficie de Marte hace unos 3.000 millones de años, cuando los seres unicelulares proliferaban en la Tierra, mucho después de los primeros fósiles de estromatolitos. Por lo tanto, hubo suficiente tiempo para que la vida apareciera y evolucionara en Marte. Hasta el 99% del agua originalmente presente en Marte ahora puede permanecer tanto bajo tierra como combinada con las rocas de la corteza del planeta (8). Incluso si no tenemos en cuenta esta posibilidad, sólo el hielo actualmente presente en los polos de Marte representa una gran cantidad de agua que podría sostener formas vivas. Si ese hielo se derritiera y no se perdiera en el espacio, el agua podría alcanzar entre 20 y 40 metros sobre la superficie de Marte, si fuera plana (9). Teniendo en cuenta lo que sabemos sobre los ambientes donde se ha encontrado vida en la Tierra, la disponibilidad de agua y la energía que Marte recibe del Sol, no sería una gran sorpresa encontrar indicios de vida pasada o presente en Marte.
Febrero de 2021 fue un mes importante en Marte. Tres misiones llegaron casi simultáneamente en una verdadera invasión orquestada desde la Tierra. El primero en llegar, el 9 de febrero, fue el orbitador Amal (Esperanza), procedente de los Emiratos Árabes Unidos, que permanecerá en órbita lejana de Marte y ya ha observado auroras en su atmósfera (10). El 10 de febrero, Tianwen-1 (Preguntando a los cielos), lanzado por la Administración Nacional del Espacio de China, alcanzó la órbita de Marte. Tianwen-1 comprende un satélite orbital, un módulo de aterrizaje y un rover de exploración llamado Zhurong. El módulo de aterrizaje y Zhurong llegaron a la superficie del planeta el 15 de mayo en Utopia Planitia, que podría haber sido el fondo marino de un antiguo océano marciano (ver: https://www.youtube.com/watch?v=2egE7w7lE74, con sonido, y https://www.youtube.com/watch?v=0fwVGn-QWgw).
Cuando se trata de nombrar sus misiones espaciales, China se lleva el Oscar. Tianwen es el nombre de un poema escrito por el poeta Qu Yuan hace unos 2.300 años, al comienzo del cual él plantea preguntas sobre el origen del universo.
Mientras el módulo Tianwen-1 y el rover Zhurong todavía estaban en órbita, la sonda Perseverance de la NASA llegó a la superficie de Marte el 18 de febrero, como se puede ver en el siguiente video: https://www.youtube.com/watch?v=4czjS9h4Fpg.
El Perseverance de la NASA llevaba un helicóptero de 1,8 kg llamado Ingenuity (Ingenio), la primera aeronave en realizar vuelos controlados sobre otro planeta (11). Pero estos no fueron los únicos experimentos con éxito de esta expedición. Una máquina no más grande que una tostadora de cocina extrajo dióxido de carbono de la poco densa atmósfera (el 96% de sus gases son dióxido de carbono) y produjo oxígeno, que está presente en sólo un 0,13% de los gases de la atmósfera marciana. El sistema utilizó suelo marciano para las reacciones químicas requeridas, demostrando una tecnología que podría suministrar oxígeno para respirar y producir agua, así como para usar en el retorno de futuras expediciones (12).
La misión Perseverance de la NASA buscará signos de vida, pasados o presentes, en el cráter Jezero, donde podemos distinguir claramente un delta de río fosilizado y un posible lago —ver primera imagen de este post más arriba (13, 14). El agua puede haber fluido allí hace 3.800 millones de años. Mirando las fotografías de esta área, parece un lugar perfectamente elegido para lograr el objetivo de Perseverance, aunque las muestras marcianas no llegarán a nuestro planeta para ser analizadas hasta el año 2033. Tianwen-1 también explora un área vecina en Utopia Planitia. La información de estas misiones podría sorprendernos al identificar a Marte como el origen de la vida en la Tierra.
La presencia de agua líquida en la superficie de Marte es actualmente imposible debido a la baja densidad de la atmósfera marciana, pero hay agua debajo de la superficie. Esta agua forma lagos subterráneos de 75.000 km cuadrados (un 12,5% de la superficie de la Península Ibérica) que fueron detectados en 2018 y 2020 (15). Estos lagos podrían ser oasis de vida, aunque la concentración de sal debe ser muy alta para permanecer en estado líquido (16). Al menos esta agua podría servir para expediciones humanas como fuente de oxígeno respirable y de combustible de hidrógeno.
Más allá de Marte, uno de los mejores candidatos para albergar vida es una de las lunas de Júpiter, Europa. Esta luna ya fue explorada por la nave espacial Galileo. La próxima misión, después de 2025, será la denominada Europa Clipper de la NASA, que rodeará Júpiter y volará sobre Europa, escaneándola y mapeándola en numerosas ocasiones. La NASA ya está experimentando con un robot submarino para explorar el océano debajo de su superficie helada (17).
Titán, la luna de Saturno, está cubierta de compuestos de carbono e hidrógeno, y a unos 100 km debajo de su superficie puede haber un océano de agua líquida. Las colisiones de asteroides y cometas podrían haber favorecido la aparición de vida, que se espera que se estudie en 2036 con la misión Dragonfly (Libélula) de la NASA (18).
La posibilidad de vida, por supuesto, no se limita a nuestro sistema solar. Sin entrar en cálculos teóricos basados en el número de galaxias, el número de estrellas por galaxia y el número de planetas y satélites por estrella, ya hay evidencias de habitabilidad. En 2019, un exoplaneta (un planeta fuera de nuestro sistema solar) llamado K2-18b fue encontrado a 124 años luz de nosotros, con aproximadamente dos veces y media el radio de la Tierra. K2-18b tiene nubes de agua y se encuentra en la zona habitable de su sol, aunque se desconoce cómo es su superficie (19). Las estimaciones basadas en datos de la misión Kepler de la NASA, que se lanzó en 2009, indican que solo en nuestra galaxia puede haber 300 millones de planetas habitables (20). Treinta y seis civilizaciones en nuestra galaxia podrían estar lo suficientemente avanzadas como para establecer contacto con nosotros, si no fuera por la distancia: están a más de 7.000 años luz de distancia (21).
No sería una gran sorpresa para muchos encontrar vida extraterrestre en los próximos 10 a 20 años. Podríamos aplicar a nuestra falta de conocimiento sobre la existencia de vida en otros planetas lo que dijo el pionero astronáutico y diseñador de cohetes Konstantin Tsiolkovski (22): "La ausencia de evidencia no es evidencia de ausencia".
Si bien es cierto que la vida apareció muy temprano en nuestro planeta, inicialmente se limitó a las arqueas y las bacterias. Las células con núcleos y orgánulos como las mitocondrias o los cloroplastos no aparecieron hasta mucho más tarde, lo que probablemente indica que su aparición es un fenómeno de baja probabilidad. La aparición de seres multicelulares mucho más complejos ocurrió hace solo unos 1.000 millones de años, lo que sugiere nuevamente que este puede ser un paso de baja probabilidad en la evolución de la vida. No basta con tener condiciones adecuadas para la aparición de la vida. Para alcanzar el estado de complejidad alcanzado en nuestro planeta es necesario que las condiciones ambientales mantengan su compatibilidad con la vida durante muchos miles de millones de años, algo que puede haber faltado en Venus y Marte, así como en otros planetas. Es posible que la vida en otras partes del universo se limite a microbios sin núcleo (23).
La presencia de vida extraterrestre es una posibilidad ampliamente aceptada. Muy diferente es el caso de la vida inteligente, aunque algunas personas afirman que también está pendiente de ser encontrada en la Tierra.
Images / Imágenes:
Mars. Jezero crater and delta / Marte. Cráter y delta Jezero. Modified from an original by / Modificado del original de ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO. 2021. https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2021/02/Jezero_Crater_delta.
The channels of Mars according to Percival Lowell / Canales de Marte, según Percival Lowell. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lowell_Mars_channels.jpg. Public domain, via Wikimedia Commons.
Picture of Mars / Fotografía de Marte. ESA & MPS for OSIRIS Team. MPS/UPD/LAM/IAA/RSSD/INTA/UPM/DASP/IDA, https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2007/02/True-colour_image_of_Mars_seen_by_OSIRIS. CC BY-SA 3.0 IGO.
References / Referencias:
1. Morowitz, H., Sagan, C. Life in the Clouds of Venus? Nature 215, 1259–1260 (1967). https://doi.org/10.1038/2151259a0.
2. Peter Ward and Joseph Kirschvink. A New History of Life: The Radical New Discoveries About the Origins and Evolution of Life on Earth. Bloomsbury Publishing, London, 2015.
3. Shannon Hall. Venus is Earth’s evil twin — and space agencies can no longer resist its pull. Nature 570, 20-25 (2019). DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-019-01730-5.
4. Percival Lowell. Quoted en Yakov Perelman - "Distant Worlds". St. Petersburg, Soykin printing house, 1914. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lowell_Mars_channels.jpg. Public domain, via Wikimedia Commons.
5. Matthew Sharps et al. Percival Lowell and the Canals of Mars, Part II. How to see things that aren’t there. Skeptical Inquirer. 43 (6): 41–46, 2018; https://skepticalinquirer.org/2019/11/percival-lowell-and-the-canals-of-mars-part-ii-how-to-see-things-that-arent-there/.
6. ESA & MPS for OSIRIS Team. MPS/UPD/LAM/IAA/RSSD/INTA/UPM/DASP/IDA, https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2007/02/True-colour_image_of_Mars_seen_by_OSIRIS. CC BY-SA 3.0 IGO.
7. Sarah Stewart Johnson. Why frigid Mars is the perfect place to look for ancient life. https://www.nytimes.com/2021/02/17/opinion/mars-perseverance-ancient-life.html. Accessed on October 7, 2021; Eva L. Scheller et al. Aqueous alteration processes in Jezero crater, Mars-implications for organic geochemistry. Science 378 (6624). https://doi.org/10.1126/science.abo5204.
8. Scheller E.L. et al. Long-term drying of Mars by sequestration of ocean-scale volumes of water in the crust. Science02 Apr 2021: Vol. 372, Issue 6537, pp. 56-62. DOI: 10.1126/science.abc7717; European Space Agency. ExoMars discovers hidden water in Mars’ Grand Canyon – The largest canyon in the solar system. SciTechDaily. https://scitechdaily.com/exomars-discovers-hidden-water-in-mars-grand-canyon-the-largest-canyon-in-the-solar-system/. Accessed December 18, 2021.
9. Kenneth Chang. The water on Mars vanished. This might be where it went. https://www.nytimes.com/2021/03/19/science/mars-water-missing.html?nl=todaysheadlines&emc=edit_th_20210320. Accessed on October 7, 2021.
10. Daniel Clery. UAE spacecraft reaches Mars in a milestone for Arab nations. DOI:10.1126/science.abh007. https://www.sciencemag.org/news/2021/02/uae-spacecraft-reaches-mars-milestone-arab-nations.
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13. Alexandra Witze. The hunt for life on Mars: A visual guide to NASA’a latest mission. https://www.nature.com/immersive/d41586-021-00321-7/index.html.
14. “ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO”. 2021. https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2021/02/Jezero_Crater_delta.
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21. Tom Westby, Christopher J, Conselice. The Astrobiological Copernican Weak and Strong Limits for Intelligent Life. The Astrophysical Journal, 896:58 (18pp), 2020. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab8225.
22. Konstantín Tsiolkovski. https://es.wikipedia.org/wiki/Konstantín_Tsiolkovski. Accessed on October 7, 2021.
23. David Christian. Origin Story: A Big History of Everything. Allen Lane, Penguin Random House UK, London, 2018.
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