El Experimento de Liberación Marcada de Viking: Una Retrospectiva de Cincuenta Años sobre la Búsqueda de Vida en Marte

La Gran Empresa: La Histórica Misión Viking al Planeta Rojo

A mediados de la década de 1970, la humanidad se embarcó en una de sus exploraciones científicas más ambiciosas: el programa Viking de la NASA. Este esfuerzo monumental representó la primera misión estadounidense en aterrizar con éxito una nave espacial en la superficie de Marte y operar durante un período prolongado.¹ Lanzadas en 1975, las naves gemelas, Viking 1 y Viking 2, llegaron al Planeta Rojo en 1976, cada una compuesta por un orbitador y un módulo de aterrizaje.² Los objetivos principales de la misión eran multifacéticos: obtener imágenes de alta resolución de la superficie marciana, caracterizar la estructura y composición de la atmósfera y el regolito, y, de manera central, buscar evidencia de vida.¹

Los orbitadores realizaron un reconocimiento crucial, cartografiando el 97% del planeta y ayudando a seleccionar lugares de aterrizaje que fueran tanto seguros como científicamente interesantes.³ Viking 1 se posó en las llanuras doradas de Chryse Planitia el 20 de julio de 1976, mientras que Viking 2 aterrizó en Utopia Planitia el 3 de septiembre de 1976.¹ Estos dos sitios estaban separados por aproximadamente 6,500 kilómetros (unas 4,000 millas), un detalle que resultaría fundamental al evaluar la consistencia de los resultados biológicos.¹ Equipados con Generadores Termoeléctricos de Radioisótopos (RTG) como fuente de energía, los módulos de aterrizaje superaron con creces su esperanza de vida de 90 días, transmitiendo datos valiosos durante más de seis años.¹

Sin embargo, el diseño mismo de este gran esfuerzo científico reveló un sesgo fundamentalmente geocéntrico que, en última instancia, complicaría la interpretación de sus hallazgos. La búsqueda de vida de la misión, un objetivo explícito y primario, se basó en un conjunto de suposiciones sobre la naturaleza de la biología marciana.⁴ Los experimentos a bordo fueron diseñados para detectar vida que se comportara, metabólicamente, de manera similar a los microbios terrestres: consumiendo compuestos orgánicos simples y liberando productos de desecho gaseosos.⁷ Esta suposición, aunque lógica en ese momento, no tuvo en cuenta la posibilidad de una geoquímica superficial radicalmente diferente y altamente oxidante, un factor que se convertiría en la explicación más plausible para los resultados desconcertantes que estaban por llegar. Así, el diseño de la misión, un triunfo de la ingeniería, preparó inadvertidamente el escenario para un debate científico que ha perdurado durante casi medio siglo.

El Tríptico de Detección de Vida: Un Diseño Experimental Multifacético

Para llevar a cabo su búsqueda de vida, cada módulo de aterrizaje Viking portaba el Instrumento de Biología del Aterrizador Viking (VLBI, por sus siglas en inglés), un laboratorio miniaturizado y automatizado que pesaba 15.5 kg.⁷ Este sofisticado paquete contenía tres experimentos distintos, cada uno diseñado para probar diferentes facetas de la actividad metabólica microbiana. Este enfoque de «tríptico» fue concebido para proporcionar corroboración; un resultado positivo en un experimento idealmente sería respaldado por señales consistentes en los otros.

• El Experimento de Intercambio de Gases (GEX): El objetivo del GEX era detectar cambios en la composición gaseosa por encima de una muestra de suelo, lo que indicaría un metabolismo. Se incubó una muestra de suelo en un ambiente húmedo con un «caldo» de nutrientes orgánicos e inorgánicos complejos. El instrumento monitoreó los niveles de gases como oxígeno (O2​), dióxido de carbono (CO2​), nitrógeno (N2​), hidrógeno (H2​) y metano (CH4​).¹⁰ Los resultados fueron ambiguos; al humedecer el suelo, se produjo una liberación inicial de oxígeno, pero esta reacción se consideró más probablemente de origen químico que biológico, posiblemente debido a la reacción del agua con oxidantes en el suelo.¹⁰
• El Experimento de Liberación Pirolítica (PR): Este experimento fue diseñado para detectar organismos fotosintéticos o quimiosintéticos capaces de fijar carbono. Se incubó una muestra de suelo en una atmósfera marciana simulada que contenía monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2​) marcados con el isótopo radiactivo carbono-14 (14C).¹⁰ Después de la incubación, el suelo se calentó a alta temperatura (pirólisis) para ver si algún carbono radiactivo había sido incorporado a la materia orgánica. Se detectó una pequeña pero significativa formación de materia orgánica, pero otros factores, como la persistencia de la reacción a 90°C, llevaron a los investigadores a concluir que una explicación no biológica era más probable, dejando el resultado como no concluyente.⁹
• El Experimento de Liberación Marcada (LR): Este fue el único experimento que produjo un resultado que cumplió con los criterios preestablecidos para una detección positiva de vida. Su principio se basaba en la radiorespirometría, un método para detectar el metabolismo mediante el seguimiento de la liberación de gases radiactivos.⁶

El diseño de la investigación, que buscaba la confirmación a través de múltiples líneas de evidencia, en cambio, generó confusión. Los resultados contradictorios entre los tres experimentos biológicos, incluso antes de considerar los datos de análisis orgánico, crearon un panorama de ambigüedad. En lugar de una señal biológica robusta que apareciera en múltiples experimentos, los científicos de la misión se enfrentaron a una fuerte señal positiva (LR), un resultado ambiguo atribuido a la química (GEX) y un resultado no concluyente (PR).⁹ Esta falta de corroboración fue una importante señal de alerta, lo que significaba que la hipótesis biológica se basaba en un único experimento no corroborado, una violación del principio científico de buscar múltiples líneas de evidencia independientes.

El Experimento de Liberación Marcada (LR): Un Análisis Procesal Meticuloso

En el corazón de la controversia de Viking se encuentra el Experimento de Liberación Marcada (LR), concebido por los científicos Gilbert Levin y Patricia Straat.⁶ Su diseño era elegante en su simplicidad y notable por su sensibilidad.

Principio Subyacente: El experimento se basó en el principio de la radiorespirometría. La premisa era que si existían microorganismos en el suelo marciano, consumirían los nutrientes orgánicos proporcionados y liberarían productos de desecho gaseosos. Al marcar los nutrientes con un isótopo de carbono radiactivo, cualquier gas de carbono liberado también sería radiactivo y, por lo tanto, fácilmente detectable.⁶

El Caldo de Nutrientes: El «alimento» para los posibles microbios marcianos era una solución acuosa muy diluida (2.5×10−4 Molar) de siete compuestos orgánicos simples.⁶ Estos compuestos —formiato, lactato, glicina, alanina y glicolato— no fueron elegidos al azar; eran productos del tipo Miller-Urey, moléculas que se cree que se formaron en la Tierra primitiva y que son fundamentales para la vida tal como la conocemos.⁶ En un gesto de diseño reflexivo, la solución incluía tanto los isómeros D (dextrógiros) como L (levógiros) de la alanina y el lactato, para tener en cuenta la posibilidad de que la vida marciana hubiera evolucionado con una quiralidad diferente a la de la vida en la Tierra.⁶ Cada átomo de carbono en estas moléculas de nutrientes estaba uniformemente marcado con14C.⁸

Procedimiento Experimental: El proceso era totalmente automatizado. El brazo robótico del módulo de aterrizaje recogía una muestra de suelo de 0.5 cc y la depositaba en una pequeña cámara de prueba.⁶ Luego, se inyectaban 0.115 mL del caldo de nutrientes en el centro de la muestra, creando un gradiente de humedad desde el centro húmedo hasta la periferia más seca.⁶ La cámara se sellaba y se incubaba a una temperatura constante de 10°C, con una sobrepresión de helio para asegurar que la solución nutritiva permaneciera líquida en la delgada atmósfera marciana.⁶ Durante los siguientes ocho días, un detector de estado sólido monitoreaba continuamente el espacio de cabeza por encima del suelo en busca de la aparición de gases radiactivos.⁸

El Control Crítico: El genio del diseño del experimento residía en su control. Para distinguir entre una reacción biológica y una puramente química, se diseñó una prueba de esterilización. Se recogía una muestra de suelo duplicada y se calentaba a 160°C durante tres horas, una temperatura considerada suficiente para matar cualquier microorganismo conocido.⁸ Después de enfriarse, esta muestra esterilizada se sometía al mismo procedimiento de inyección de nutrientes. El criterio preestablecido para la detección de vida era inequívoco: una evolución positiva y sostenida de gas de la muestra fresca, seguida de una señal significativamente reducida o ausente de la muestra de control esterilizada por calor.¹⁴

Este diseño, exquisitamente sensible y bien concebido, se basaba en una suposición crítica: que la geoquímica marciana era relativamente inerte. Su mayor fortaleza —la capacidad de detectar niveles muy bajos de actividad metabólica, probada con éxito en entornos terrestres extremos como el Valle de la Muerte y la Antártida sin producir nunca un falso positivo— también se convirtió en su mayor vulnerabilidad.⁶ El marco experimental asumía que ningún agente químico abiótico podría existir en el suelo marciano que pudiera tanto imitar la reacción como ser destruido por el calentamiento a 160°C. El posterior descubrimiento de percloratos dañados por la radiación y sus subproductos proporcionaría precisamente un candidato de este tipo, poniendo en tela de juicio el elegante diseño del experimento.

Una Señal desde 6,500 Kilómetros de Distancia: El Caso de Gilbert Levin a favor de la Vida

El 30 de julio de 1976, los primeros datos del experimento LR del Viking 1 llegaron a la Tierra, y fueron asombrosos.¹² La comunidad científica observó cómo el instrumento reportaba una evolución rápida y sostenida de gas radiactivo inmediatamente después de la primera inyección de nutrientes. La cantidad de gas radiactivo aumentó bruscamente durante el primer día y luego se estabilizó, produciendo una curva de datos que se parecía notablemente a las curvas de crecimiento microbiano clásicas observadas en miles de pruebas con suelos terrestres.¹²

El caso a favor de una interpretación biológica se fortaleció significativamente cuando el módulo de aterrizaje Viking 2, ubicado a 6,500 kilómetros de distancia en Utopia Planitia, llevó a cabo el mismo experimento y arrojó un resultado positivo similar.⁶ Esta duplicación en dos sitios muy separados hizo que una anomalía química localizada fuera una explicación menos probable.¹² En total, el experimento LR arrojó cuatro resultados positivos de dos sitios en Marte.¹²

El momento decisivo, según el Investigador Principal Gilbert Levin, fue el éxito de la prueba de control. Cuando se calentó una muestra de suelo duplicada a 160°C durante tres horas para esterilizarla, la reacción se detuvo por completo; no se liberó gas radiactivo significativo tras la inyección de nutrientes.⁸ Además, una muestra calentada a una temperatura más moderada de 50°C mostró una reducción sustancial, pero no completa, de la reacción.¹⁰ Esta labilidad al calor era, para Levin, la prueba irrefutable de un agente biológico. El resultado encajaba perfectamente con los criterios preestablecidos por la NASA para la detección de vida: una reacción positiva verificada por un control negativo esterilizado por calor.¹⁴

Durante más de cuatro décadas, Levin ha defendido firmemente su conclusión, argumentando que el experimento LR cumplió con todos los criterios acordados para la detección de vida microbiana.¹² Su postura no se basa en una interpretación laxa, sino en el estricto cumplimiento de un protocolo científico preestablecido. La controversia no surgió porque el experimento LR fallara, sino porque su aparente éxito fue directamente contradicho por los resultados de otro instrumento de alto perfil a bordo de los módulos de aterrizaje. Esto enmarca el debate no como un defecto en los datos del LR, sino como un choque entre conjuntos de datos de alta calidad que parecían irreconciliables.

La Gran Contradicción: El Enigma de los Orgánicos Ausentes

Mientras el experimento LR enviaba señales que sugerían un metabolismo activo, otro instrumento clave a bordo de los módulos de aterrizaje Viking contaba una historia completamente diferente. El Cromatógrafo de Gases-Espectrómetro de Masas (GCMS) fue diseñado para realizar la tarea fundamental de identificar las moléculas que componen el suelo marciano, específicamente, los compuestos orgánicos, los componentes básicos de la vida tal como la conocemos.¹⁰

El GCMS era un sofisticado instrumento de dos etapas. Primero, calentaba una muestra de suelo a temperaturas de hasta 500°C para vaporizar cualquier molécula orgánica presente. Estos vapores luego pasaban a través de un cromatógrafo de gases, que separaba los diferentes compuestos químicos. Finalmente, los componentes separados entraban en un espectrómetro de masas, que los identificaba midiendo su peso molecular con una sensibilidad de hasta unas pocas partes por billón.¹⁰

El resultado del GCMS fue tan inequívoco como sorprendente: no encontró una cantidad significativa de moléculas orgánicas en el suelo marciano.¹⁰ De hecho, los análisis revelaron que el suelo de Marte contenía menos carbono que las muestras de suelo lunar devueltas por las misiones Apolo, que se consideran completamente estériles.¹⁰ Para la mayoría del equipo científico de Viking, este hallazgo fue el factor decisivo.¹⁰ El razonamiento era directo y convincente: la vida, al menos como se entiende en la Tierra, se basa en la química orgánica. Si no había «cuerpos» orgánicos (moléculas), ¿cómo podría haber «bichos» metabólicamente activos? La ausencia de materia orgánica hizo que los resultados positivos del LR parecieran imposibles, y para muchos, los dejó sin validez.¹⁰

Curiosamente, los únicos compuestos orgánicos que el GCMS detectó fueron trazas de clorometano y diclorometano.¹⁰ En ese momento, estos hallazgos fueron descartados como contaminantes de la Tierra, probablemente de los fluidos de limpieza utilizados para esterilizar la nave espacial antes del lanzamiento. Esta conclusión se vio reforzada por el hecho de que la proporción de isótopos de cloro en estas moléculas coincidía con la proporción terrestre.¹⁰ Esta aparente nota al pie de página sobre la contaminación se convertiría, décadas después, en una pista crucial para resolver el enigma.

El resultado del GCMS no solo eclipsó los datos del LR; creó una «parálisis de paradigma» que alteró fundamentalmente el curso de la exploración de Marte durante décadas. La conclusión aparentemente definitiva de «no hay orgánicos, por lo tanto no hay vida» fue tan poderosa que llevó a un consenso de que la superficie de Marte era estéril.²¹ Como resultado, la NASA se volvió reacia al riesgo de enviar más instrumentos de detección de vida directa, temiendo otro resultado ambiguo.²³ En cambio, la estrategia de exploración cambió a un enfoque más geológico: «seguir el agua» y buscar signos de habitabilidad

pasada, no de vida presente. Así, el resultado del GCMS no solo resolvió el debate de Viking para la mayoría, sino que también redefinió la hoja de ruta de la exploración de Marte para las siguientes dos generaciones de científicos e ingenieros.

Desmontando la Señal: Química Abiótica vs. Biología (La Era Pre-Phoenix)

A raíz de los resultados contradictorios de Viking, la comunidad científica se dedicó a encontrar una explicación no biológica para la enigmática señal del LR. Antes del descubrimiento de los percloratos, la teoría principal se centraba en la química única de la superficie marciana, un entorno bombardeado por una intensa radiación ultravioleta (UV) solar sin el escudo de una atmósfera densa o una capa de ozono.¹³

La hipótesis principal era que esta radiación UV creaba una fina capa de oxidantes químicos altamente reactivos en el regolito marciano.⁸ Se propusieron varios candidatos para estos agentes oxidantes, siendo los más destacados el peróxido de hidrógeno (

H2​O2​) y los superóxidos.⁸ En teoría, estos potentes compuestos químicos podrían haber atacado y oxidado los nutrientes orgánicos en el caldo del LR, descomponiéndolos y liberando

14CO2​ como un subproducto químico, imitando así una respuesta metabólica.⁸

Además de la hipótesis del oxidante, los críticos de la interpretación biológica señalaron otras inconsistencias en los datos del LR que parecían desafiar una explicación biológica:

• Cinética de la Reacción: La reacción comenzó casi instantáneamente después de la inyección de nutrientes y fue muy rápida. Esto fue descrito como «demasiado, demasiado pronto».⁸ Las culturas microbianas terrestres suelen mostrar una fase de latencia antes de que comience el metabolismo activo, una característica ausente en los datos de Marte.
• Fallo de la Segunda Inyección: En pruebas posteriores, se inyectó una segunda dosis de nutrientes en una muestra de suelo que ya había producido una reacción positiva. En lugar de un segundo estallido de gas —como se esperaría de una población microbiana en crecimiento que recibe más alimento— no hubo una nueva liberación de gas.⁸ Este resultado se alineaba mejor con un modelo químico en el que un reactivo finito en el suelo se había consumido por completo en la primera reacción.⁸

Estos argumentos formaron la base del consenso científico durante más de 30 años: que la actividad observada por Viking no era vida, sino una forma de química exótica y desconocida.

La Revelación del Perclorato: Un Cambio de Paradigma en la Geoquímica Marciana

Durante más de tres décadas, el debate sobre Viking permaneció en un punto muerto, con explicaciones químicas plausibles pero no probadas que competían con los persistentes argumentos de Levin. El punto de inflexión llegó en 2008, no desde un nuevo experimento de detección de vida, sino desde un análisis químico del suelo realizado por el módulo de aterrizaje Phoenix de la NASA cerca del polo norte marciano. Phoenix descubrió algo completamente inesperado y abundante en el suelo: sales de perclorato (ClO4−​).¹⁰ Descubrimientos posteriores del rover Curiosity confirmaron que los percloratos están muy extendidos por todo el planeta.²⁷

Este único descubrimiento proporcionó una hipótesis unificadora y elegante que podía explicar simultáneamente las dos mitades de la paradoja de Viking. La presencia de perclorato resolvió los misterios tanto del GCMS como del LR a través de dos mecanismos distintos:

Resolviendo el Misterio del GCMS: El perclorato es un oxidante relativamente estable a bajas temperaturas, pero se convierte en un agente oxidante extremadamente potente cuando se calienta.²⁰ Experimentos de laboratorio, liderados por el científico Rafael Navarro-González, simularon el experimento GCMS de Viking. Tomaron suelo de un análogo de Marte (el desierto de Atacama), que contenía materia orgánica, le añadieron perclorato y lo calentaron. Los resultados fueron reveladores: el perclorato caliente destruyó la mayor parte de la materia orgánica nativa y, en el proceso, produjo exactamente los mismos compuestos —clorometano y diclorometano— que Viking había detectado y que se habían descartado como contaminantes.²⁰ Esto transformó radicalmente la interpretación del resultado del GCMS. Ya no era una señal «negativa» para la vida, sino un «falso negativo» para los orgánicos y, retrospectivamente, una señal «positiva» para la presencia de percloratos.¹⁰

Resolviendo el Misterio del LR: El perclorato por sí solo no es lo suficientemente reactivo como para descomponer los nutrientes del LR a la fría temperatura de incubación de 10°C.¹⁰ La clave está en lo que le sucede al perclorato en la superficie marciana. La exposición a largo plazo a los rayos cósmicos y la radiación UV puede descomponer el perclorato en especies de oxicloro más reactivas, como el hipoclorito (

ClO−), el ingrediente activo de la lejía.²⁶ Experimentos de laboratorio posteriores demostraron que estos subproductos reactivos

sí pueden reaccionar químicamente con los aminoácidos (como la alanina) en el caldo de nutrientes del LR para liberar 14CO2​ a bajas temperaturas.³³ Además, se demostró que estos subproductos son térmicamente inestables y se destruirían al calentarlos a 160°C, explicando perfectamente por qué el control de esterilización del LR funcionó como lo hizo.³³

La capacidad de un solo descubrimiento —la presencia de perclorato— para resolver simultáneamente múltiples anomalías contradictorias y de larga data es el sello de una teoría científica poderosa. No solo ofrecía una explicación; ofrecía un marco único que explicaba con precisión por qué el GCMS no encontró orgánicos (fueron quemados) y por qué encontró hidrocarburos clorados (fueron el subproducto de esa combustión), y al mismo tiempo explicaba por qué el LR vio una liberación de gas (reacción con los subproductos del perclorato) y por qué el control de calor funcionó (los subproductos son lábiles al calor).

Una Síntesis Moderna: Reevaluando el Legado de Viking

A la luz de los descubrimientos modernos, el consenso científico sobre los resultados de Viking ha experimentado una evolución significativa. La conclusión ha pasado de ser un rotundo «Viking no encontró vida» a una postura más matizada: «los resultados de Viking son no concluyentes, pero se explican mejor por la compleja química abiótica de los percloratos y sus subproductos».¹⁰

Incluso los principales defensores de la explicación química, como el astrobiólogo Christopher McKay, son cuidadosos al señalar que esto no excluye la posibilidad de vida en Marte. Su argumento es que los experimentos de Viking probablemente detectaron la firma de la geoquímica altamente reactiva del suelo, no la de la biología.²⁶ Los persistentes argumentos de Gilbert Levin y sus partidarios, aunque representan una visión minoritaria, siguen siendo un valioso contrapunto científico que subraya que ninguna simulación abiótica ha replicado perfectamente todos los matices de los datos del LR.⁶

El debate sigue siendo dinámico. Hipótesis alternativas recientes continúan desafiando las interpretaciones convencionales. Por ejemplo, el astrobiólogo Dirk Schulze-Makuch ha propuesto que los experimentos de Viking podrían haber destruido inadvertidamente cualquier vida presente.³⁵ Su hipótesis sugiere que los microbios marcianos podrían estar adaptados a una aridez extrema, quizás extrayendo humedad directamente de la atmósfera. La adición de agua líquida en los experimentos de Viking, una suposición basada en la biología terrestre, podría haber sido fatal para tales organismos, causando un shock osmótico que los habría ahogado o hecho estallar.³⁵

En última instancia, el legado de Viking es una profunda lección de humildad científica. Demostró que nuestras suposiciones terrestres sobre las condiciones y las firmas de la vida pueden ser profundamente engañosas al explorar un entorno verdaderamente alienígena. La misión fue diseñada con la vida terrestre como modelo: vida que prospera en el agua, consume materia orgánica y deja rastros orgánicos.⁶ Los resultados de Marte desafiaron por completo estas suposiciones, revelando un planeta con una química superficial mucho más reactiva y compleja de lo que nadie había anticipado.²⁶ El «fracaso» de la misión en encontrar vida inequívoca fue, en realidad, un éxito rotundo en el descubrimiento de una geoquímica inesperada que ahora es fundamental para nuestra comprensión de la habitabilidad potencial de Marte. Viking nos enseñó que antes de poder buscar vida, primero debemos comprender la línea de base química no viviente del mundo que estamos explorando, un principio que ahora sustenta toda la exploración astrobiológica moderna.

Conclusión: La Cuestión sin Resolver y el Futuro de la Astrobiología

El viaje del Experimento de Liberación Marcada de Viking es una saga científica notable, que va desde una señal prometedora de vida hasta convertirse en un caso de estudio sobre la compleja química abiótica en un mundo alienígena. Si bien la explicación biológica para la señal del LR ahora es considerada altamente improbable por la mayoría de la comunidad científica, la hipótesis del perclorato, aunque poderosa, sigue siendo un modelo. No es una prueba absoluta.

La controversia duradera de Viking sirve como la principal justificación científica y política para la inmensa complejidad y el costo de una misión de Retorno de Muestras de Marte (Mars Sample Return).²⁶ Durante casi 50 años, múltiples misiones robóticas han analizado Marte de forma remota, pero la cuestión de la detección de vida de Viking sigue, en un nivel formal, sin resolverse.²³ La incapacidad de resolver esta ambigüedad con instrumentos in situ demuestra los límites últimos del análisis robótico remoto para una pregunta tan profunda.

La lección final de Viking es que para responder definitivamente a la pregunta de si hay vida en Marte, debemos traer un pedazo de Marte a la Tierra. Solo en los laboratorios terrestres, con una gama completa de instrumentación analítica no sujeta a las limitaciones de peso y potencia de una nave espacial, podremos desenredar finalmente los hilos químicos y biológicos del suelo marciano.³⁶ La cuestión sin resolver de Viking no es un fracaso del pasado, sino el principal impulsor científico del próximo gran salto en la exploración de Marte.

Obras citadas

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