El 15 de junio de 2023, durante la expedición SO299 DYNAMET, el robot submarino ROV Kiel 6000 realizó su primera inmersión de aquella campaña en el monte submarino Conical, frente a Papúa Nueva Guinea. A unos 1.300 metros de profundidad, sus cámaras revelaron el campo Karambusel: fluidos hidrotermales calientes salían del fondo a pocos centímetros de filtraciones más frías cargadas de metano y otros hidrocarburos, una combinación descrita en el artículo publicado en Scientific Reports.

«Tenemos básicamente una fumarola caliente burbujeando justo al lado de una filtración fría de gas: una combinación que nunca se había descrito», resumió Philipp Brandl, geólogo marino de GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel y jefe científico de la expedición. El hallazgo, reseñado después por ScienceDaily, había pasado inadvertido durante varias campañas anteriores. Solo cuando el equipo desplegó el ROV Kiel 6000 quedaron claras las características excepcionales del lugar.

Ese descubrimiento no es solo una curiosidad geológica. Forma parte de una historia mucho más grande: la de ecosistemas cuya producción primaria no depende de la luz solar ni de las plantas, y que por eso ofrecen uno de los mejores laboratorios naturales para pensar cómo podría sostenerse vida en los océanos ocultos de otros mundos.

Cómo se vive sin fotosíntesis

Gran parte de la biosfera de superficie depende, directa o indirectamente, del Sol. Las plantas y las cianobacterias capturan luz, producen materia orgánica mediante fotosíntesis y sostienen redes alimentarias enteras. Sin luz, esa producción primaria fotosintética se detiene.

En las fumarolas hidrotermales del fondo oceánico, en cambio, la fuente de energía disponible para la base del ecosistema es química. El agua de mar circula por grietas de la corteza, se calienta al atravesar roca sometida a intensos procesos geotérmicos y regresa cargada de compuestos reducidos y minerales. Cuando esos fluidos encuentran el agua fría del océano, crean fuertes gradientes químicos que determinados microorganismos pueden explotar.

Esos microorganismos quimiosintéticos obtienen energía de compuestos como el sulfuro de hidrógeno, el hidrógeno o el metano y la utilizan para producir materia orgánica. Sobre esa base pueden crecer comunidades con tapetes microbianos, gusanos tubícolas, mejillones y crustáceos. Algunas especies de cangrejo yeti, como Kiwa puravida, incluso cultivan bacterias sobre las cerdas de sus pinzas y las utilizan como fuente principal de alimento.

Algunos de los microbios asociados a estos ambientes son termófilos y soportan temperaturas que resultarían extremas para la mayoría de los organismos. Como explica el microbiólogo James F. Holden, profesor de la Universidad de Massachusetts Amherst, en un artículo de The Conversation republicado por Phys.org, organismos de este tipo existían antes de que la fotosíntesis y el oxígeno transformaran el planeta, de modo que los volcanes submarinos son también una ventana hacia posibles hábitats de la Tierra primitiva.

Un laboratorio de los orígenes

Las primeras fuentes hidrotermales activas conocidas fueron descubiertas en 1977 en la dorsal de Galápagos. Aquellas observaciones quedaron documentadas en el trabajo clásico de John B. Corliss y sus colegas, publicado en Science y recogido por el Servicio Geológico de Estados Unidos. Desde entonces, la posibilidad de que ambientes hidrotermales desempeñaran un papel en el origen de la vida se ha convertido en una línea importante de investigación.

En estos sistemas coinciden de manera natural muchos ingredientes interesantes para la química prebiótica: gradientes de temperatura y pH, minerales capaces de catalizar reacciones, agua líquida bajo presión y un suministro continuo de moléculas simples. Eso no demuestra que la vida empezara allí, pero convierte a las fumarolas en laboratorios naturales para estudiar rutas químicas que no dependen de la luz solar.

El campo Karambusel frente a Lihir es especialmente interesante por su carácter híbrido. En un mismo punto convergen fluidos hidrotermales y filtraciones cargadas de hidrocarburos procedentes del sedimento. Esa combinación crea múltiples desequilibrios químicos que los microorganismos pueden aprovechar y amplía el catálogo de ambientes que los astrobiólogos pueden comparar con otros mundos.

Océanos bajo el hielo

Ese catálogo importa porque varias lunas del sistema solar esconden océanos bajo gruesas capas de hielo. En Europa, la luna de Júpiter, NASA estima que existe un océano salado global con aproximadamente el doble de agua que todos los océanos terrestres juntos. Encélado, una luna de Saturno de apenas unos 500 kilómetros de diámetro, también alberga un océano subterráneo y expulsa material de ese sistema al espacio mediante penachos en su región polar sur.

En esos océanos enterrados bajo kilómetros de hielo, la luz solar no sería una fuente disponible para sostener fotosíntesis. Pero el contacto entre agua y roca en el fondo podría generar actividad hidrotermal y reacciones químicas capaces de proporcionar energía. Si ese proceso ocurre, la analogía con las fumarolas terrestres deja de ser solo visual: roca, agua y desequilibrio químico podrían coexistir también allí.

La sonda Cassini, lanzada en 1997, encontró en material procedente de Encélado moléculas orgánicas complejas. Otros análisis de la misión identificaron hidrógeno molecular y granos de sílice nanométrica, señales que reforzaron la hipótesis de procesos hidrotermales en el interior de la luna. Al acercarse el final de la misión, la NASA dirigió deliberadamente Cassini contra Saturno en septiembre de 2017, evitando el riesgo de una futura colisión no controlada con Encélado u otra luna de interés astrobiológico.

Europa Clipper y el patrón terrestre

La conexión entre las fumarolas terrestres y las lunas heladas forma parte explícita de la estrategia de investigación de NASA. Su proyecto SUBSEA utilizó sistemas hidrotermales de volcanes submarinos en la Tierra como análogos de ambientes que podrían existir en mundos oceánicos como Europa y Encélado.

La apuesta más reciente es Europa Clipper. La nave fue lanzada el 14 de octubre de 2024 y está previsto que llegue a Júpiter en abril de 2030. Orbitará el planeta y realizará 49 sobrevuelos cercanos de Europa con nueve instrumentos científicos. Su objetivo principal es determinar si existen lugares bajo la superficie de la luna con condiciones capaces de sostener vida.

Ahí es donde el trabajo en las fumarolas oceánicas adquiere valor práctico. Como explica Discover, estudiar cómo sobrevive la vida en las profundidades ayuda a los científicos a modelar dónde podría existir en otros mundos y qué biofirmas deberían buscar. Cada nuevo ambiente documentado en el fondo terrestre amplía el repertorio de procesos químicos y geológicos con los que comparar los datos de futuras misiones.

Lo que queda por explorar

El fondo oceánico terrestre sigue estando cartografiado con mucho menos detalle que la superficie continental. Los autores del estudio de Karambusel señalan que el campo había pasado desapercibido durante investigaciones anteriores y que sus características se hicieron evidentes cuando el ROV pudo observar el terreno a corta distancia. Es razonable pensar que quedan otros sistemas poco comunes por documentar.

Cada uno funciona como un experimento natural sobre las soluciones que puede encontrar la biología en ambientes extremos. Esa capacidad de sorprender aparece una y otra vez en el catálogo terrestre, desde el pino de Wollemi hasta el pulpo con sangre azul: la evolución explora posibilidades que la intuición humana no siempre anticipa.

Si alguna misión futura detecta metano fuera de equilibrio, minerales asociados a procesos hidrotermales o gradientes químicos anómalos en un mundo oceánico, los investigadores no tendrán como única referencia los bosques ni los arrecifes iluminados por el Sol. También tendrán en mente lugares como Karambusel: un campo en el Pacífico donde fluidos calientes y filtraciones frías emergen separados por apenas centímetros, y cuya naturaleza híbrida no fue documentada hasta junio de 2023.