Astrofísica

¿Dónde ’comprar’ ingredientes para la vida?

Algunos elementos químicos aparecen en todas las formas de vida, como por ejemplo el fósforo. ¿Cómo llegó hasta aquí?

El cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, fotografiado por la sonda 'Rosetta'.
El cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, fotografiado por la sonda 'Rosetta'.ESA

¿Cuáles son los ingredientes de la fabada? ¿Dónde encontrarlos cerca de casa, y también esa sidra extraordinaria que tomamos? ¿Puedes hacer una fabada con fabes y chorizo que no sean asturianos? Muchos se habrán hecho preguntas como estas durante este extraño verano. De manera parecida muchos astrobiólogos se preguntan cuáles son los ingredientes principales y esenciales de la vida, dónde se pueden encontrar en las cantidades y forma adecuadas para que aparezcan seres vivos y, de manera más específica, de dónde vienen los ingredientes de la vida en la Tierra.

Ya hablamos hace unos meses del trabajo de Margaret Burbidge sobre el origen de los elementos químicos. Hoy queremos dar más detalles sobre uno de ellos que es bastante escurridizo (no literalmente, literalmente es bastante fosforescente), cuyo origen en la Tierra es uno de los grandes retos de la astrofísica: el fósforo.

El fósforo o portador de luz según los griegos, lucifer en latín, que eran los nombres que se daba a Venus en esas culturas, es esencial para la vida en varios aspectos. Empezando por ser un ingrediente básico del ADN y el ARN, que está en todas las formas de vida que conocemos y en otras cosas que no consideramos que están vivas pero que tienen ARN y se multiplican como si no hubiera mañana, lo sabemos bien de los últimos meses. También el fósforo es vital para las células a la hora de almacenar y usar energía, algo que hacen con el famoso trifosfato de adenosina (ATP, el tenis no es lo más importante con esas siglas). Sin fertilizantes con fosfatos las plantas no crearían ATP a través de la fotosíntesis, ni nuestras células podrían replicarse o tendríamos los huesos que tenemos.

El 1% de la masa del cuerpo humano es fósforo, es nuestro sexto elemento más abundante, no seríamos como somos sin él. Sin embargo, este elemento no está ni entre los 10 más abundantes en la Tierra. En el universo el fósforo es muy poco abundante, millones de veces menos abundante que el hidrógeno, más de 1000 veces menos que lo que vemos en los seres vivos. No solo eso, el fósforo en la Tierra normalmente está formando minerales como la apatita, poco solubles en agua. Por todo ello se hace difícil explicar cómo la vida en sus orígenes obtuvo el (mucho) fósforo que necesita.

Hemos visto fósforo en las superficies de estrellas de distintos tipos, en las atmósferas de planetas como Júpiter o Saturno, e incluso lo hemos tocado directamente en cometas visitados por sondas como ’Rosetta’

Paramos ya de meternos en camisa de once varas hablando del papel biológico del fósforo y vamos a la parte astrofísica. Sabiendo de la importancia de este elemento para la vida, los astrónomos han buscado fósforo en el universo durante décadas. Pero es bastante esquivo, sobre todo porque no se deja notar en la zona del espectro electromagnético que el ojo humano cubre y que es donde más instrumentación se ha construido durante décadas; no tiene líneas espectrales brillantes en el óptico, en nuestro argot. Muchos han sido los que han buscado fósforo en espectros de estrellas e incluso circula la leyenda urbana (no hemos encontrado registro sobre el asunto) entre astrofísicos de todo el mundo de que una de las veces que se proclamó el descubrimiento de fósforo en una estrella resultó ser que todo había sido debido a las cerillas que usaba un astrónomo para encender su pipa durante las largas noches de observación con el telescopio.

En los últimos 20 años sí se ha logrado detectar fósforo en objetos astrofísicos. Hoy hemos visto fósforo en las superficies de estrellas de distintos tipos, en las atmósferas de planetas como Júpiter o Saturno, e incluso lo hemos tocado directamente en cometas visitados por sondas como Rosetta. Con estas observaciones se ha propuesto un ciclo cósmico del fósforo, en el que el elemento se formaría en las explosiones de supernova de estrellas muy masivas, que lanzarían grandes cantidades de fósforo al espacio entre estrellas. Desde ese medio interestelar pasaría a los planetas a través de asteroides y cometas, lo que implica que debe haber mecanismos para que el fósforo llegue a esos astros errantes y que la Tierra debió recibir impactos de ellos en cantidades significativas.

Por primera vez este año se han encontrado pruebas de esta teoría, y una conexión directa entre el fósforo interestelar y el fósforo cometario, además de encontrar unas peculiares estrellas ricas en fósforo que no se conocían hasta la fecha. Con respecto al primer resultado, un grupo de astrónomos liderado por el español Víctor Rivilla descubrió moléculas de fósforo combinado o con oxígeno o con nitrógeno en una región de formación estelar, encontrando pruebas de que esas moléculas podrían formarse por ondas de choque creadas por las estrellas jóvenes y las explosiones de supernova que compactan el material gaseoso, posibilitando la formación de moléculas donde la temperatura, densidad y exposición a la radiación estelar es adecuada. Rivilla y colaboradores no solo estudiaron una región de formación estelar, sino que también fueron a buscar monóxido de fósforo en los datos proporcionados por Rosetta para el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Nadie lo había hecho antes pero parecía una buena idea tras detectar esa molécula en el medio interestelar. Y efectivamente ahí estaba, en cantidades relativas parecidas a la nube de gas, apoyando la teoría que dice que este cometa se formó antes que el Sol y que el fósforo puede llegar a los planetas en compuestos solubles en agua, más accesibles para la vida que la apatita, a través de cometas y asteroides.

En cuanto a las estrellas ricas en fósforo, que no parecen superar un 1% del total de estrellas de la galaxia, su estudio en los próximos años será de gran interés, ya que podrían ayudar a entender por qué los modelos de formación de la Vía Láctea, que usan toda la información que tenemos sobre cómo evolucionan las estrellas, predicen hasta un factor tres menos fósforo del medido. Esta discrepancia señala que nos falta información fidedigna sobre cómo se crea el vital fósforo del universo, que podría ser influenciada por propiedades estelares como la rotación o la convección. Una interesante implicación de este problema del fósforo es que el Sistema Solar seguramente tuvo que formarse en una zona “privilegiada”, quizás enriquecida en fósforo por supernovas cercanas o por estrellas especiales.

¿De dónde viene nuestro fósforo? ¿Qué pasó cerca del Sol para que lo tengamos con nosotros y cómo llegó a la Tierra? ¿Se necesita una cantidad mínima de fósforo para que aparezca la vida? ¿Puede el papel del fósforo en la creación de la vida ser llevado a cabo por otro(s) elemento(s)? ¿Y dónde está esa fabada?, ¡que las echamos de menos y tienen del orden de 400 mg de fósforo por cada 100 gramos de fabes! En todas esas preguntas muchos astrobiólogos y gastrónomos tienen bastante trabajo para los próximos meses y años.

Pablo G. Pérez González es investigador del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA).

Patricia Sánchez Blázquez es profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM).

Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico sino también filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de 1 átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo.

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