En busca del carbono perdido

En el principio, en la Tierra, fue el carbono, y luego vino, en su superficie, la vida, basada en este elemento qu¨ªmico. A partir de entonces ambos est¨¢n estrechamente entrelazados, pero se estima que el 90% del carbono est¨¢ en las profundidades de la Tierra. A estudiar esta dimensi¨®n oculta del planeta se dedica desde hace tres a?os un macroprograma de investigaci¨®n que se prolongar¨¢ durante una d¨¦cada. Los cient¨ªficos ya han avanzado en la posibilidad de estimar la edad y la profundidad de formaci¨®n de los diamantes (la forma m¨¢s valiosa de carbono); en la importancia de los microbios a grandes profundidades, entre ellos los virus, que pudieron jugar un papel clave en la emergencia de la vida; y en la hip¨®tesis de que hay grandes dep¨®sitos de hidrocarburos que no tienen un origen biol¨®gico.

Casi todo el mundo sabe que el petr¨®leo accesible, la principal fuente de energ¨ªa actual, procede de la vida vegetal y animal de hace al menos centenares de millones de a?os; y que los dep¨®sitos de carb¨®n ¡ªotro gran combustible f¨®sil¡ª tienen igualmente un origen biol¨®gico, ya que son antiqu¨ªsimos bosques fosilizados; pero no es eso lo que m¨¢s interesa a los investigadores ahora. De hecho, en el extenso libro El carbono en la Tierra, que acaban de presentar (de acceso libre en Internet), el carb¨®n apenas figura. Como explica Robert Hazen, director de Deep Carbon Observatory (DCO, Observatorio del Carbono Profundo), ¡°ha cesado casi por completo la investigaci¨®n de esta sustancia fascinante¡±. Hazen se hace la principal pregunta de este esfuerzo cient¨ªfico: ¡°?D¨®nde est¨¢ el carbono que falta en la Tierra?¡±. Los c¨¢lculos aproximados son los siguientes: la informaci¨®n suministrada por los meteoritos indica que, al formarse, la Tierra conten¨ªa un 3% de carbono, mientras que las fuentes actuales conocidas de este elemento, que son la vida, las rocas carbonatadas y el di¨®xido de carbono en la atm¨®sfera, suman ¨²nicamente un 0,1%. Hazen especula: ¡°Debe de haber cantidades significativas encerradas en el manto y el n¨²cleo del planeta. ?Podremos encontrarlas?¡± Algunos creen que hasta un 1% del n¨²cleo est¨¢ formado por carbono, 50 millones de veces la cantidad que contiene toda la vida sobre la Tierra.

El programa trabaja en un espectr¨®metro de masa de alta resoluci¨®n novedoso

La geolog¨ªa se une a la f¨ªsica, la qu¨ªmica y la biolog¨ªa para intentar revelar no solo la cantidad, sino los movimientos, las formas y los or¨ªgenes del carbono en el planeta. Los primeros resultados se han presentado en una sesi¨®n en la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos junto a lo que se puede calificar de carta a los Reyes Magos de todo lo que les gustar¨ªa llegar a saber a las decenas de investigadores de nueve pa¨ªses que participan en el programa DCO, que tiene un presupuesto de 500 millones de d¨®lares (385 millones de euros). Y es que, entre los 88 elementos conocidos en la Tierra, el carbono es ¨²nico, es clave para la vida y el clima y se puede enlazar consigo mismo y tambi¨¦n con pr¨¢cticamente todos los dem¨¢s elementos.

La vida surgi¨® hace unos 3.500 millones de a?os, pero no empez¨® a influir significativamente en la diversidad de minerales y, con ello, en la propia Tierra hasta hace unos 1.800 millones de a?os, recuerda el investigador Robert T. Downs. El carbono en la Tierra se traslada, junto a otros elementos, por el mecanismo (tan antiguo pero tan nuevo para la ciencia) de las placas tect¨®nicas. La corteza, con los restos de vida, se hunde en algunas zonas y el carbono vuelve a la superficie, por ejemplo por las emanaciones de los volcanes, en una compleja coevoluci¨®n de la geosfera y la biosfera. Sin embargo, no se conoce hasta qu¨¦ profundidades llegan los flujos.

El carbono se presenta de much¨ªsimas formas, desde el blando grafito de un l¨¢piz al duro y valioso diamante. Hay nuevas tecnolog¨ªas que est¨¢n permitiendo conocer la edad, la profundidad y la parte de la Tierra de donde procede cada diamante y que tambi¨¦n facilitan sintetizarlos. Se cree que los diamantes se formaron a una profundidad de m¨¢s de 100 kil¨®metros en condiciones de gran presi¨®n, y las vetas migraron hacia la superficie.

Interesa distinguir los gases de origen biol¨®gico de los de origen qu¨ªmico

Como resulta que la vida tambi¨¦n existe a grandes profundidades relativas, all¨ª se pudo originar, creen los cient¨ªficos. ¡°All¨ª donde perfores hasta uno o dos kil¨®metros encuentras vida microbiana, escasa pero resistente¡±, dice la investigadora francesa Isabelle Daniel. ¡°Estos microbios profundos, que habitan intersticios en las rocas, sobreviven gracias a la energ¨ªa qu¨ªmica de los minerales¡±. Entre los microbios hay virus, que son capaces de insertar su material gen¨¦tico en otros microbios. ¡°Esta zona profunda bajo la superficie puede haber actuado como un laboratorio natural para el origen de la vida, en el que se realizaron paralelamente m¨²ltiples experimentos hasta que surgi¨®¡±, comenta John Baross, que ha reunido las aportaciones de los cient¨ªficos al libro. Las bacterias de las profundidades, por ejemplo, son organismos vivientes, pero pueden estar sin dividirse, sin reproducirse durante millones de a?os, creen los cient¨ªficos. ¡°Todav¨ªa no sabemos hasta qu¨¦ grado son zombies microbianos, que no pueden revivirse¡±, comenta Steven D¡¯Hondt, otro de los investigadores.

Otro de los grandes temas que interesan es distinguir los gases de origen biol¨®gico de los de origen qu¨ªmico-f¨ªsico. Cuando se perfora a grandes profundidades se encuentran dep¨®sitos de metano, pero su origen es objeto de debate. No se sabe si se trata del reciclaje de la vida en la superficie terrestre o puede proceder de reacciones qu¨ªmicas en la zona m¨¢s profunda de la corteza o en el manto. Un nuevo espectr¨®metro de masa de alta resoluci¨®n, que se desarrolla en el marco del DCO, puede dar pronto la respuesta en cada caso analizado.