¿Es realmente necesaria el agua para la vida?

La vida en la Tierra depende absolutamente del agua, pero ¿podría surgir vida extraterrestre basada en algún otro líquido con propiedades similares?

 

El agua es fundamental para la vida en la Tierra. Para los organismos acuáticos es su medio natural, pero los terrestres no podemos vivir muy separados de ella. Los humanos ingerimos unos dos litros de agua diarios y morimos al cabo de unos pocos días sin ingerirla. Hay algunos microorganismos, como algunos tardígrados, nemátodos o rotíferos, que pueden sobrevivir en ausencia temporal de agua y reviven cuando regresa el líquido elemento, pero ningún ser vivo puede sobrevivir en una ausencia total de agua. El agua es de hecho, el medio material en el que tienen lugar las reacciones químicas que permiten a nuestras células funcionar.

Esto es así porque la vida terrestre ha evolucionado rodeada de agua y ha aprendido a utilizarla en su favor. Pero esto por supuesto no es un mero accidente y ha ocurrido por dos motivos principales. El primero es que el agua resulta bastante abundante en la superficie de nuestro planeta. El segundo son las increíbles propiedades químicas del agua. En primer lugar es un disolvente realmente bueno. Esto es debido a la naturaleza polar de la molécula de agua.

Esta molécula, que surge de la unión de dos átomos de hidrógeno con uno de oxígeno, tiene forma de V, donde los dos extremos están cargados positivamente y el vértice negativamente. Esto permite al agua aparecer en estado líquido a temperaturas a las que sus constituyentes son gases, pero también reaccionar con otras moléculas sumergidas en ella, disolviéndolas. Esto es algo indispensable para el desarrollo de la biología, pues permite reaccionar a los diferentes ingredientes que la harán posible.

También, el agua tiene la propiedad de que resulta menos densa en estado sólido que líquido, de forma que cuando un lago o mar empieza a congelarse, el hielo flota sobre el agua, aislando a esta del aire frío y evitando que se congele toda la masa de agua. Si ocurriera al revés, los lagos y mares del mundo podrían llegar a congelarse por completo, matando cualquier vida que hubiera en ellos. Además el agua tiene una capacidad calorífica enorme. Esto significa que puede almacenar mucha energía en forma de calor sin subir mucho su temperatura. Y también significa que las células que la utilicen podrán mantener un interior estable frente a cambios bruscos en el medio ambiente.

Ningún otro compuesto comparte todas estas propiedades con el agua, de ahí que consideremos que esta molécula debe ser fundamental para el desarrollo de la vida. De hecho, parece que el agua tiene precisamente las propiedades necesarias para el funcionamiento de la vida. Pero tal vez el planteamiento debería ser al revés: tal vez la vida terrestre es como es porque se ha desarrollado en el agua. Tal vez la vida es perfectamente posible en otros líquidos, con propiedades diferentes.

De hecho el agua en ocasiones resulta demasiado reactiva, disolviendo compuestos e impidiendo que perdure o reaccionen. El ARN por ejemplo se disuelve muy rápidamente en agua. Para considerar las alternativas al agua, será importante tener en consideración los valores habituales de presión y temperatura [link a “Los planetas más extremos del universo”] que pueden darse en las atmósfera planetarias. La presión es la magnitud más variable, pues puede extenderse desde las 0,006 atmósferas de presión de Marte a las 90 atmósferas de Venus. Esto es un salto de 4 órdenes de magnitud (o 10 000 veces la diferencia entre ambas). Las temperaturas planetarias sin embargo pueden encontrarse desde los -150 ºC a los 400 ºC.

Ambos valores serán importantes para decidir qué compuestos podrán sobrevivir en estado líquido sobre la superficie del planeta. Al fin y al cabo, el hierro puede aparecer en estado líquido, pero no lo consideramos una alternativa al agua porque para ello necesita superar los 1500 ºC, temperatura a la que ninguna molécula orgánica es capaz de sobrevivir de una pieza.

El amoniaco (NH3) sin embargo sí podría servir como alternativa. Es muy común en el medio interestelar y es líquido a temperaturas entre los -78 ºC y los -33 ºC (a la presión atmosférica terrestre). Este rango es aproximadamente la mitad que el del agua, aunque por otro lado la grandísima mayoría de la vida terrestre se desarrolla entre los 0 ºC y los 40 ºC. El amoníaco es también polar por lo que es un buen disolvente. También una mezcla de agua y amoniaco podría servir, extendiendo el rango de temperaturas pero conservando las propiedades principales, garantizando que puedan permanecer bien mezclados. Bajo la superficie de Titán, la luna de Saturno, se cree que podría haber reservas compuestas de esta mezcla de líquidos.

La formamida (o metanamida) es también un compuesto con propiedades similares a las del agua. Es transparente y polar. A pesar de que su molécula (CH3NO) es bastante más pesada que la del agua, en estado líquido apenas resulta un poco más denso. Tiene la desventaja de que al ser un compuesto más complejo resulta más escaso, pero por otro lado es líquido en un rango de temperaturas mayor, entre los 3 ºC y los 210 ºC a la presión atmosférica terrestre.

Otros compuestos, como el metano (CH4) o el nitrógeno molecular (N2) podrían servir como alternativa al agua en mundos especialmente fríos (el metano es líquido por debajo de los -160 ºC y el nitrógeno por debajo de los -196 ºC). Sin embargo, estas temperaturas presentarían un problema en sí mismas. Cuanta más baja es la temperatura, más lenta es la química que pueden albergar. Si las reacciones se ralentizan en exceso, resultará imposible que alcancen el nivel de complejidad y los ritmos necesarios para una biología suficientemente compleja.

Por supuesto, cualquiera de estas posibles biologías sería tan diferente a la nuestra, que actualmente somos incapaces de imaginarla. De hecho, ni siquiera hemos sido capaces de encontrar biologías alternativas que funcionen en el agua, pues también resultan increíblemente diferentes. Todo apunta a que la vida no tiene por qué limitarse a lo que conocemos en el planeta Tierra, pero de momento solo conocemos eso, posibilidades. 

Referencias:

D. J. Des Marais; et al, 2008, The NASA Astrobiology Roadmap, Astrobiology. 8 (4) doi:10.1089/ast.2008.0819

A. F. Davila, 2014, Chance and Necessity in Biochemistry: Implications for the Search for Extraterrestrial Biomarkers in Earth-like Environments, Astrobiology. 14 (6) doi:10.1089/ast.2014.1150

José Luis Oltra de perfil

José Luis Oltra (Cuarentaydos)

Soy físico de formación y viajero de vocación. Divulgo ciencia allí donde me lo permiten, aunque principalmente en youtube y tiktok bajo el nombre de Cuarentaydos. Por aquí me verás hablando de la física del universo, desde las galaxias y estrellas más grandes hasta las partículas subatómicas que las componen.

Continúa leyendo