Los descubrimientos de vida extrema aquí en la Tierra a menudo provocan especulaciones sobre lo que podría esconderse en otros mundos. Y así fue, cuando en enero informé que se habían encontrado peces viviendo en una esquina aislada del océano debajo de 740 metros de hielo en la Antártida. La gente se preguntaba qué podría significar eso para la búsqueda de vida en mundos distantes como Europa, una de las lunas de Júpiter que muy probablemente albergue un océano de agua líquida bajo una capa de hielo.
 
Los astrobiólogos están entusiasmados con la posibilidad de que algún día se puedan encontrar capas de limo microbiano aferrado a la parte acuática debajo del hielo de Europa. Pero, ¿podrían estar mirando demasiado abajo? ¿Podría haber algo más emocionante deslizándose por las aguas de Europa, como los xeno-arácnidos bioluminiscentes con patas delgadas imaginados en un dibujo de ciencia ficción publicado recientemente en la revista Nature? “La pregunta siempre será la energía”, dice Britney Schmidt, científica planetaria del Instituto de Tecnología de Georgia, que estudia Europa como un posible hábitat de vida. “Los peces necesitan gran cantidad de energía, mucho más que los microbios” (Scientific American es parte de Nature Publishing Group)
 
Los peces necesitan un ecosistema de varios niveles; el equivalente bioenergético de un esquema de pirámide financiera. En la parte inferior de un ecosistema acuático están los microbios unicelulares que usan la energía de luz solar o de fuentes químicas, para extraer moléculas de dióxido de carbono del agua y poder crecer. Criaturas microscópicas llamadas protistas comen los microbios. Y en el recientemente descubierto ecosistema antártico los crustáceos podrían comer los protistas; los peces, en la parte superior de la pirámide, pueden comer los crustáceos.
 
Esta transferencia de carbono —o de energía— en lo alto de la red trófica es ineficiente, dice John Priscu, ecólogo microbiano de la Universidad Estatal de Montana, que formó parte del equipo que descubrió los peces antárticos este mes. “Pierdes aproximadamente 90 por ciento de la energía a medida que avanzas [un paso] en la cadena alimenticia”, dice Priscu. Así que por cada kilo de peces que viven en ese ecosistema bajo el hielo, es posible que necesites hasta 1.000 kilos de microbios en la base de la cadena alimenticia para que sea sostenible. Incluso si resulta que los peces recién descubiertos se alimentan directamente de microbios, aún así significa al menos 10 kilos de microbios por kilo de pescado.
 
Es esta limitación —las extravagantes necesidades energéticas de los animales, y el limitado suministro de energía— lo que probablemente determine si podría existir en Europa una red alimenticia con vida compleja.
 
La mayoría de los ecosistemas de la Tierra son alimentados desde la base hacia arriba por la luz solar, y promueve la fijación de carbono mediante la fotosíntesis. Pero cualquier vida en el océano de Europa, bajo 10 o 20 kilómetros de hielo, tendría que utilizar otra fuente de energía. Los estudios de los lagos sellados bajo cientos de metros de hielo en la Antártida han proporcionado una imagen convincente de cómo podría funcionar esto.
 
El mismo equipo que descubrió el pez oceánico en la Antártida este año también ha perforado en uno de esos lagos subglaciales en enero de 2013: el Lago Whillans, que se ubica debajo de 800 metros de hielo, casi 100 kilómetros tierra adentro desde donde fueron descubiertos los peces. Ambas expediciones fueron apoyadas por la National Science Foundation (NSF).
 
Allí encontraron que el Lago Whillans prosperaba, con aproximadamente 130.000 células microbianas por mililitro de agua. Pero mucho más interesante fue que el ambiente subglacial supuestamente “extremo” resultó no ser hostil. Con una temperatura de -0,5 grados Celsius era un poco más caliente que los océanos que rodean la Antártida. Y a pesar de estar bajo el hielo desde hace miles de años, contenía niveles de oxígeno que permitían sobrevivir a algunos animales marinos, como estrellas de mar y gusanos.
 
Irónicamente, la misma capa de hielo que aísla el Lago Whillans del mundo exterior también le proporciona un suministro constante de oxígeno. El calor geotérmico ambiental que emana del fondo marino derrite la parte inferior de la capa de hielo a un ritmo anual equivalente al grosor de varios centavos. Esto libera antiguas burbujas de aire que quedaron atrapadas en el hielo cuando se formó a partir de nieve caída hace miles de años antes.
 
Estudios genéticos sugieren que los microbios en el Lago Whillans usan este oxígeno para “quemar” minerales de amonio y hierro que se filtran desde los sedimentos por debajo —dando energía para fijar el carbono— y reemplazan efectivamente la fotosíntesis. “Es como una batería”, dice Priscu, cuyo laboratorio recuperó y analizó algunas de las muestras del lago en 2013. “El hielo tiene oxidantes y los sedimentos tienen reductores, y la vida evoluciona para llenar el vacío, la brecha de energía libre”.
 
Kevin Hand, astrobiólogo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, cree que ese mismo esquema también existe en Europa.
 
Usando lecturas espectrales de los telescopios en el Observatorio Keck en Hawai, Hand encontró altos niveles de químicos oxidativos como sulfato, oxígeno, dióxido de azufre y peróxido de hidrógeno en la superficie de Europa, que se producen a partir de la radiación ionizante de Júpiter que llega a ella, separando las moléculas de agua y los compuestos de azufre en las capas más altas del hielo. Los organismos vivos podrían utilizar estos productos químicos oxidantes para quemar combustibles tales como hierro o metano filtrándose desde el fondo rocoso del océano de Europa.
 
Lo que hace que esto sea posible es que Europa parece estar geológicamente activa, permitiendo que estos suministros de combustible y oxidantes sean transportados, mezclados y constantemente renovados. Schimdt encontró evidencia de que las corrientes cálidas del océano y las fuerzas convectivas debajo del escudo congelado de Europa pueden causar que grandes bloques de hielo se anulen y se derritan, llevando enormes bolsas de agua —a veces conteniendo tanto líquido como todos los Grandes Lagos combinados— hasta llegar a varios kilómetros de la superficie helada de la luna.
 
Los científicos que analizan las grietas y crestas de la superficie de Europa encuentran que su cobertura helada también se recicla lentamente a través de un proceso similar al de subducción continental de la Tierra, en la que una placa de hielo que se desliza y se dobla bajo el borde de otra. La placa se hunde y eventualmente se derrite de nuevo en el océano por debajo, llevando con ella los químicos oxidativos que se formaron en la superficie.
 
La clave para predecir qué tipo de vida puede albergar el océano de Europa será averiguar cuán rápido ocurre esto y cuántos miles o millones de toneladas de químicos oxidativos se forman en la superficie y se inyectan en el océano cada año. El rango de incertidumbre es enorme, y las estimaciones de suministro energético de Europa varían en órdenes de magnitud. Ajustar estos cálculos tomará mucho hasta determinar qué tipo de vida podría existir allí, si será limo microbiano o xeno-arácnidos plumosos y lobulados.
 
Schmidt es parte de un equipo de científicos que está en las primeras etapas de desarrollo de una misión de la NASA, llamada Europa Clipper que investigará estas preguntas llevando una nave de reconocimiento a la órbita de Júpiter. Periódicamente, Clipper se zambullirá hasta 25 y 100 kilómetros bajo la superficie de Europa. Usará un radar que penetra el hielo para medir el grosor de la capa de hielo de la luna, hará mapas de sus fracturas y fallas (claves para conocer el ritmo de actividad geológica) y ubicará bolsillos de agua cerca de la superficie.
 
Un magnetómetro a bordo medirá la profundidad y la salinidad del océano y un espectrómetro medirá químicos en las capas superiores de hielo de Europa. Clipper tardaría unos años en ser construido y lanzado, asumiendo que consiga financiación.
 
Mientras tanto, otras preguntas interesantes persisten sobre los recientes descubrimientos en la Antártida. Una de ellas es por qué se encontraron peces a lo largo de la línea de playa cubierta de hielo en la Antártida, donde sus glaciares comienzan a flotar en el océano, mientras que los microbios sólo se encontraron 100 kilómetros aguas arriba en el Lago Whillans. Ambos ambientes contienen oxígeno. Ambos mantienen la misma temperatura. Y es probable que ambos ecosistemas sean alimentados por la misma fuente de energía: los microbios que oxidan amonio, hierro, azufre y posiblemente metano con el fin de fijar el carbono.
 
El Lago Whillans y sus lagos hermanos en esa región de la Antártida representan ambientes implacables por múltiples razones. Son superficiales y transitorios, y cambian su ubicación de una década a la siguiente, dice Schimdt, “como charcos de barro”. Esa inestabilidad podría hacer que sea difícil para los animales estar allí por más de decenas de miles de años. Si algún evento fortuito los extermina —por ejemplo, el rápido congelamiento de los glaciares en sus cunas—, entonces la probabilidad de que luego lleguen nuevos animales desde el exterior para recolonizar los lagos es extremadamente baja.
 
Viajé con la expedición que perforó y tomó muestras del Lago Whillans en 2013, y durante ese tiempo con frecuencia pregunté qué se esperaba encontrar en el lago. Tal vez no era de extrañar que todo el mundo esperara encontrar sólo microbios. Pero ahora el descubrimiento de los animales en un rincón aislado y cubierto de hielo en el océano parece haber llevado los pensamientos a un nuevo espacio.
 
Priscu se apresura a señalar que los microbios del Lago Whillans en realidad estaban fijando carbono casi tan rápidamente como se ha visto en algunas partes cubiertas de hielo del océano que son conocidas por albergar peces. “Me sorprendería si hay peces [en el lago], pero hay suficiente energía para ellos” allí, dice. “Si conseguimos otra subvención de la NSF sería interesante poner una trampa para peces y dejarla reposar”.