El espacio interestelar es una cocina de partículas que, en las condiciones adecuadas, podrían conformar los primeros estadios de la materia orgánica. Los astrónomos rastrean los lugares donde se producen esas combinaciones.
El origen cósmico de la vida. Imagen: Pixabay. - Explosión galáctica.
Antonio Pérez Verde
Ingeniero y divulgador científico
16.01.2025
De un tiempo a esta parte, los astrónomos han identificado las oscuras y frías nubes interestelares como fábricas de moléculas orgánicas, tanto simples como complejas. Destacan las que contienen el enlace carbono-nitrógeno, vital para la formación de aminoácidos. Recordemos que estos son la base para la creación de proteínas, fundamentales para la construcción de la vida tal y como la conocemos en la Tierra.
Para obtener moléculas creadoras de vida, primero tenemos que generar los elementos químicos que las componen. Por tanto, es lógico que este viaje lo comencemos por el principio, es decir, por el origen de las partículas que conforman todo lo que nos rodea.
Un planeta con 118 elementos
La riqueza química de nuestro planeta contiene un total de 118 elementos, desde el hidrógeno hasta el ununoctio, que se unen para dar forma a la materia. De todos ellos, tan solo tres se produjeron en el big bang, la teórica gran explosión que dio origen al universo. Nos referimos al hidrógeno –el más abundante–, el helio –en pequeñas proporciones–y el litio –presente en ligeras trazas–.
Pero, si del big bang solo surgieron esos tres elementos, ¿dónde se han originado los 115 restantes? Veintiséis han sido diseñados artificialmente en procesos de laboratorio; son radiactivos con una vida media muy corta, y los podemos encontrar al final de la tabla periódica.
El origen cósmico de la vida. Image by Gerd Altmann from Pixabay
Los 89 restantes nacieron en las estrellas, en los procesos de fusión nuclear donde inicialmente el hidrógeno se une con sus semejantes para dar lugar al helio, que hace lo propio para generar elementos químicos cada vez más pesados y complejos. Esta serie de fusiones nucleares terminan cuando se llega al hierro, de número atómico 26. A partir de aquí, la propia estrella no puede producir la suficiente energía como para fusionarlo y crear otros más pesados.
¿De dónde salen elementos como el estaño, el plomo y el yodo?
En una apoteosis final que podría considerarse un acto de generosidad, los soles menos masivos, como nuestro astro rey, vierten al espacio esos elementos forjados en su interior cuando mueren. Así, enriquecen el medio interestelar y ofrecen la posibilidad de crear moléculas complejas. Visualmente, su fallecimiento se nos presenta como bonitas nebulosas planetarias.
Sin embargo, a partir del hierro, ¿qué ocurre? ¿De dónde salen elementos como el estaño, el plomo y el yodo? Al dejarnos, las estrellas más masivas no lo hacen como nebulosas planetarias, sino como grandes explosiones o supernovas. Estas se cuentan entre los eventos más energéticos que conocemos en el cosmos, y, con la energía liberada, logran hacer lo que no consiguió la estrella en vida: fusionar los elementos de su interior, incluido el hierro. Es entonces cuando aparece el resto.
En manos de la astroquímica
Ahora podemos continuar con nuestro viaje, puesto que ya tenemos los ingredientes necesarios para formar moléculas. Pero no basta con eso; también necesitamos un entorno y unas condiciones muy específicas que, además, son distintos para cada partícula. Es algo mucho más complicado que dejar que los elementos se asocien en una cadena compatible con la vida. Los procesos son bastante complejos y están acotados por unos parámetros muy restringidos.
Por suerte, existe una ciencia, llamada astroquímica, que intenta desentrañar con experimentos, basados tanto en observaciones como en simulaciones, cómo y en qué condiciones se sintetizan estas moléculas.
Cada vez son más las publicaciones científicas que explican la síntesis y proliferación de partículas orgánicas. Sin duda, es una disciplina en auge que nos permitirá abordar los problemas que se nos plantean sobre el origen de la vida. Las nubes de gas y polvo y los discos protoplanetarios son los lugares más indicados para encontrar los compuestos que nos atañen.
En primer lugar, uno de los mecanismos que se han descrito es el de la formación de los granos de polvo interestelar de las llamadas nubes moleculares. Estos granos están hechos de un material muy abundante en el espacio: el carburo de silicio (SiC). Su origen puede simplificarse como un proceso donde se crea un núcleo alrededor del cual se depositan especies moleculares en fase gaseosa que se hallan integradas por elementos químicos de un elevado carácter refractario.
En otras palabras, estos soportan altas temperaturas sin que varíe su estructura física. Después, el grano va creciendo por efecto de la condensación de los gases. Lo que se desconoce todavía es cómo surge el núcleo a partir del cual se desarrolla el grano.
Unos granos 'mágicos'
De acuerdo con un estudio promovido por José Cernicharo, del Grupo de Astrofísica Molecular del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), que pertenece al CSIC, los hidrocarburos aromáticos policíclicos o PAH, presentes en la Tierra en el carbón y el petróleo, se crean en las proximidades de estrellas gigantes rojas, a unos 2.000 ºC. Es allí donde el carbono del carburo de silicio se reorganiza para formar grafeno.
A esa corta distancia del astro, la intensa radiación empuja los granos de polvo modificados a zonas más alejadas y, por tanto, más frías, donde las temperaturas ya se sitúan en torno a los 800 ºC. Según los experimentos en laboratorio, es entonces cuando el hidrógeno atómico actúa sobre la superficie de los granos de polvo y arranca fragmentos de la capa grafítica externa. Así, libera los PAH contenidos en los granos de polvo y coloniza el medio con estas moléculas esenciales para comprender el inicio de la vida en nuestro planeta azul.
No obstante, aunque se haya identificado su mecanismo, aún no está todo dicho sobre la formación de los hidrocarburos aromáticos policíclicos. Para empezar, su abundancia en el medio galáctico es mayor de lo esperado, por lo que, además del proceso identificado en esta investigación, debe de haber otros que todavía desconocemos.
El origen cósmico de la vida. Image by Gerd Altmann from Pixabay.
El carburo de silicio en el espacio
Si bien el SiC es relativamente sencillo de encontrar en el espacio y está claro su papel en la generación de granos de polvo que hacen de sustento a partículas orgánicas, existía un eslabón perdido buscado desde los noventa. Hablamos de una molécula compuesta por dos átomos de silicio y uno de carbono –SiCSi–, en teoría abundante en envolturas gaseosas de estrellas muy evolucionadas. CW Leonis es uno de esos soles, que además constituye un faro en lo que a luz infrarroja se refiere.
Debido a la cercanía de la nube molecular IRC+10216, la zona que rodea a CW Leonis es rica en especies moleculares. De hecho, la mitad de las observadas se han detectado ahí. En esa franja próxima a la estrella ha sido donde un equipo multidisciplinar de científicos liderado por Cernicharo ha logrado localizar la esquiva SiCSi. Y no solo eso: está presente en una cantidad mayor de lo prevista.
Tampoco nos podemos olvidar de ciertos iones significativos a nivel biológico. Es el caso de los alquilos, que nacen de la separación de un átomo de hidrógeno de un hidrocarburo saturado o alcano y que han sido hallados en el medio interestelar. Hablamos del cianuro de isopropilo (iC3H7CN). Su reciente descubrimiento ahí fuera sugiere la existencia de moléculas de cadenas de carbono ramificadas en el espacio extraterrestre, hecho que resulta destacable para la creación de materia viva.
Los discos de las estrellas
En otra investigación liderada por Arnaud Belloche, del Instituto Max Planck de Radioastronomía, en Bonn (Alemania), los modelos astroquímicos simulados en laboratorio indican que las cadenas de carbono ramificadas se producen, mediante la adición de radicales moleculares, tanto en el interior como en la superficie de los granos de polvo helados. Con estos hallazgos, se hace más plausible la presencia de aminoácidos fuera de la Tierra, ya que la cadena descrita es una característica clave en ellos.
En la misma línea, un estudio dirigido por Marcelino Agúndez, del Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid-CSIC, analizó un total de nueve nubes moleculares y encontró en dos de ellas compuestos relacionados con unas especies moleculares llamadas cetenas (H2CCO) y acetaldehídos (CH3CHO).
Pero la sorpresa tras examinar estas dos nubes, llamadas Lupus-1A y L483, fue el hallazgo por primera vez del radical cetenilo (HCCO). Y no solo eso, sino que se encontró en mayor proporción de lo esperado con respecto a su contraparte estable, la cetena, lo que sugiere que debe de haber un mecanismo altamente eficaz para generar este radical.
Por otra parte, los discos protoplanetarios también son buenos lugares para investigar el origen de la vida. Se trata de formaciones gaseosas que giran alrededor de una estrella, por lo general, joven. Es en este disco donde, en un futuro, surgirán los planetas y demás cuerpos menores que pueblan un sistema solar.
Moléculas orgánicas complejas en el disco protoplanetario
A través de un estudio encabezado por Karin I. Öberg, del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, en Cambridge (EE. UU.), se han descubierto moléculas orgánicas complejas en el disco protoplanetario que gira alrededor la estrella MWC 480, en la constelación de Tauro. En concreto, destaca el cianuro de metilo (CH3CN), en cantidades comparables a la cantidad de agua presente en nuestros océanos.
Tanto el cianuro de metilo como su pariente más sencillo, el ácido cianhídrico (HCN), fueron encontrados en la periferia de este disco. Concretamente, en una región equivalente a nuestro cinturón de Kuiper, situado más allá de la órbita de Neptuno y hogar de los cometas que nos visitan de forma periódica.
Por tanto, cuando el disco protoplanetario de MWC 480 evolucione, cabe la posibilidad de que se forme un equivalente al cinturón de Kuiper, que también albergará cometas impregnados tanto del cianuro de metilo como de ácido cianhídrico.
Si damos por válida la teoría de la panspermia, que afirma que las moléculas orgánicas que impulsaron la creación de la vida en la Tierra llegaron a bordo de meteoritos y cometas, los planetas que aparezcan alrededor de la estrella podrían ser impactados por los cometas circundantes y, de esta manera, recibir la citada materia orgánica.
El origen cósmico de la vida. Imagen: Pixabay.
La lista de la compra de 67P
Pero no hace falta alejarse tanto de la Tierra. De un tiempo a esta parte, las misiones espaciales envían instrumentos de exploración al Sistema Solar con el objetivo de indagar sobre estas moléculas y los mecanismos que siguen para generarse, mantenerse o fluctuar.
Por el momento, a bordo del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko y a través del módulo Philae de la misión Rosetta de la ESA, se han hallado partículas que también tienen mucho que decir.
Equipado con los instrumentos COSAC (Cometary Sampling and Composition) y Ptolemy, el aterrizador Philae se posó en la superficie del citado cometa el pasado 12 de noviembre de 2014. Ellos han sido los encargados de catalogar moléculas orgánicas de agua (80,92 %), metano (0,70 %), ácido cianhídrico (1,06 %), monóxido de carbono (1,09 %), metilamina (1,19 %), acetonitrilo (0,55 %), ácido isociánico (0,47 %), acetaldehído (1,01 %), formamida (3,73 %), etilamina (0,72 %), metil isociamida (3,13 %), acetona (1,02 %), propaldehído (0,44 %), acetamida (2,20 %), glicoaldehído (0,98 %) y etilenglicol (0,79 %).
Asimismo, Curiosity, el famoso róver que pasea por Marte, utiliza su herramienta Sample Analysis at Mars (SAM) para examinar muestras sólidas y gaseosas en busca de compuestos orgánicos elementales y relevantes para la vida. Equipado con un espectrómetro láser y un cromatógrafo de gases, SAM ha conseguido detectar variaciones de metano con cierta periodicidad en la atmósfera de Marte.
Todo apunta a que el planeta rojo está produciendo metano de forma regular mediante una fuente que todavía no ha sido posible localizar, lo que abre nuevas vías de investigación sobre los mecanismos para generar este gas, una de las materias primas de la vida.
Búsqueda de una dirección
Son hallazgos que eran impensables hace pocos años. Gracias al avance de la tecnología, hoy podemos construir herramientas que nos permiten estudiar la luz y las bandas absorbidas para identificar compuestos cada vez más complejos. Ya contamos con un amplio catálogo de moléculas interestelares fundamentales para la vida. Pero esto no quiere decir que sean equivalentes de vida. Por supuesto, dar con microorganismos vivos será el siguiente paso.
Sin embargo, no debemos olvidar que nuestro conocimiento de la biología se limita a nuestro propio planeta. Por eso, solo sabemos buscarla tal y como la tenemos aquí.
Si existiesen unas moléculas aptas para una vida distinta a la que conocemos, seríamos incapaces de reconocerlas o, mejor dicho, de interpretarlas. Por eso, solo nos queda seguir investigando sobre lo que conocemos y, poco a poco, ir abriendo caminos que nos lleven a una búsqueda cada vez más eficaz. El viaje no ha terminado.
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