Episodio 15.- Astrobiología: El agua como factor imprescindible para la vida

Resulta complicado definir la vida. Tan complicado es, que algunos piensan que podríamos darnos de bruces con algún tipo de vida extraterrestre sin tener conocimiento de ello. Quizá esto pueda parecer algo exagerado, pero no lo es realmente. Los últimos años están siendo muy especiales para la Astronomía. El descubrimiento de planetas fuera de nuestro Sistema Solar nos alienta a seguir buscando, aunque nos recuerda también que continuamos sin saber si la vida es algo común en el Universo o una excepción de nuestro planeta. Esto último no deja de ser algo presuntuoso en extremo. Pero la vida es demasiado compleja como para que la tratemos de otra forma que no sea “nuestro punto de vista”. Y los planetas que orbitan otras estrellas, más bien la confirmación de su existencia, nos permite, al menos, soñar que no estamos solos. Cuestión ésta filosófica a más no poder y, por tanto, apasionante. Al no tener una definición fácil de la vida, no nos queda más remedio que tomar un punto de vista humano. Y, desde ese punto de vista, podemos definir unos requisitos imprescindibles para la vida. Así, de hecho, son tratados estos requisitos en la mayor parte de la literatura científica: como requisitos que son teóricamente imprescindibles. Los nombro a continuación: Agua líquida Átomos de carbono Energía Nutrientes, esto es: nitrógeno, azufre, fósforo... Tiempo Muchos autores introducen el factor tiempo, dado que los anteriores requisitos deben trabajar durante una cantidad de tiempo considerable o, al menos, suficiente. Pero insisto: estos requisitos son para la vida que conocemos. No podemos estar seguros de que no exista un ser en todo el Universo que no requiera agua como líquido vital, o que no construya sus moléculas utilizando como base el carbono. La única certeza es que lo que entendemos por vida, la vida que conocemos, se basa en el agua líquida, en el carbono y en la obtención de energía a partir de nutrientes como el nitrógeno, azufre y fósforo entre otros. Pero los requisitos teóricos tienen cierta lógica. No han sido escogidos al azar, sino que tienen un fundamento claro. Nos basamos, es cierto, en la vida tal y como la conocemos. Pero no puede ser de otra manera. En el artículo de hoy vamos a analizar el agua como requisito fundamental para la vida.  El agua es un líquido especial. No sólo porque sea el más común en la Tierra, sino por sus propiedades tan especiales. Son tan especiales que para muchos son extrañas. La principal de todas ellas tiene que ver con su capacidad para perder densidad al solidificarse. El hielo flota. Es un hecho. Y es un hecho milagroso para la vida. ¿Cuántas eras glaciales han tenido lugar en nuestro planeta? Ni siquiera es necesario llegar a tal extremo glacial: bastaría con que un trozo de hielo no flotara y se sumergiera hasta el fondo para que nunca se deshelara debido a que nunca recibiría energía solar suficiente para descongelarlo. Es más, ese trozo de hielo, desde el fondo del mar, podría provocar la congelación de toda el agua marina del planeta. Sin embargo el hielo flota, con lo que queda expuesto a los rayos solares. Cada charca, cada lago del planeta que se hiele en invierno o durante una época indeterminada en años de frío extremo, permite que la vida sobreviva bajo la capa de hielo hasta que el calor consigue descongelarla. Es más, tenemos agua líquida en nuestros mares y océanos porque el hielo del ártico flota sobre el agua líquida, a modo de banquisa. Si el hielo del Polo Norte se hubiera ido al fondo, en nuestro planeta nunca habría habido vida. Al menos como la conocemos. Siempre la tan manida frase... Otra propiedad de la molécula de agua es su elevado calor específico. ¿Qué significa esto para el común de los mortales? Fácil: que es un magnífico regulador del clima. Es capaz de retener y reemitir grandes cantidades de calor, evitando que las temperaturas se hagan demasiado extremas y evitando, también, que haya mucha diferencia de temperatura entre el día y la noche. Lo anterior tiene mucho que ver con la forma de la molécula de agua. Su asimetría, con los dos átomos de hidrógeno (cargas positivas) a un lado y el oxígeno en el lado opuesto (carga negativa), convierte a la molécula de agua en un dipolo perfecto, por lo que es capaz de romper enlaces con gran facilidad. La química de la vida no es distinta a la química de lo inerte y los polos opuestos se atraen y los polos del mismo signo se repelen. ¿Qué significa esto para el común de los mortales? Fácil: que tiene una gran capacidad de funcionar como disolvente. Y este punto es vital para la vida, puesto que un medio líquido es el mejor entorno para poder repartir las sustancias químicas por todo un organismo vivo. Si alguna vez os habéis preguntado por qué existe un cierto consenso entre los científicos con respecto al origen marino de la vida en la Tierra, ya tenéis la respuesta: parece bastante lógico que la vida surgiera en el mar. Cuidado, la manida frase de nuevo... Y para darle más rotundidad a la afirmación, os doy un dato espectacular: del 60 al 95% de una célula (el porcentaje depende de la célula) de todo ser vivo, es agua. Repito: de TODO ser vivo. Dato que no podemos soslayar en nuestra argumentación. Da igual que seas un pez o una rata del desierto: la proporción se mantiene en la misma medida. Prácticamente nuestras células son agua con “algo” más. Otra característica fundamental del agua es que se trata de la sustancia común con mayor intervalo térmico entre sus puntos de ebullición y fusión. ¿Qué significa esto? Que hay muchos grados de diferencia entre la temperatura a la que el agua se convierte en hielo y la temperatura a la que el agua se convierte en gas. Analicemos una sustancia muy parecida al agua, sobre todo en el rango de temperaturas entre la fusión y la ebullición: el etano. Prácticamente presenta, como el agua, 100 grados centígrados de diferencia entre la fusión y la ebullición. Pero su punto de fusión, la temperatura a la que solidifica, es de -183ºC, mientras que el de ebullición es de -89ºC. Desde un punto de vista biológico, esta temperatura es mortal. Por cada descenso de 10ºC en la temperatura ambiente, la velocidad de las reacciones químicas se reduce aproximadamente a la mitad. Eso significa que a -100ºC, una reacción química es 2.000 veces más lenta que a 0ºC. Un organismo vivo que funcionase con tanta lentitud tendría un metabolismo enormemente lento... casi inerte. Lo cual no sería nada bueno para favorecer la evolución. La importancia del agua para la vida ha llevado a los Astrobiólogos a definir, en torno a las estrellas, la zona de habitabilidad: zona en la que un planeta con atmósfera tipo Tierra, podría albergar agua en su fase líquida. Esta zona depende, por supuesto, del tipo de estrella: una más brillante que otra tendría su zona de habitabilidad más alejada de ella que una estrella poco brillante. Pero la zona de habitabilidad es sólo una referencia curiosa: el descubrimiento posterior de océanos subterráneos en algunas lunas de los planetas gigantes en nuestro Sistema Solar, fuera de la zona de habitabilidad del Sol, que abarca desde la órbita de Venus a la de Marte, nos ha hecho replantearnos la utilidad del término. Aún así, los astrónomos siguen prefiriendo los exoplanetas en zonas habitables que fuera de ellas.