Mars in our lab: identificando los microorganismos de nuestros aislados.

Esta mañana nos ha acompañado en la sesión de nuestro proyecto Manuel Espinosa Urgel, investigador de la Estación Experimental del Zaidín que dirige nuestros proyectos sobre Marte. En la sesión nos ha explicado cómo se ha identificado a los microorganismos a lo largo de la historia, hablándonos de pruebas como la tinción de Gram o de métodos como las baterías de pruebas bioquímicas. Un ejemplo de como estas pruebas nos ayudan a identificar bacterias los tenemos en el test que, dentro del proyecto Ríos de vida, utilizamos para comprobar la presencia de bacterias coliformes en el agua. Finalmente nos ha explicado cómo se lleva a cabo la identificación de microorganismos mediante secuenciación genética. En la entrada anterior también adelantábamos cómo se llevaba a cabo este método.

De los aislados que le llevamos se han seleccionado seis. Y de estos se ha podido amplificar el ADN codificante del ARN ribosómico 16S de cuatro de ellas. La posterior secuenciación se ha hecho en el Instituto de Biomedicina y Parasitología López Neyra, centro que también pertenece al Consejo Superior de Investigaciones científicas. Las secuencias obtenidas son las siguientes:

AISLADO TV1

CTAATACATGCAAGTCGAGCGGAGATAGTGGAGCTTGCTCCATTATCTTAGCGGCGGACGGGTGAGTAACACGTGGGCAACCTGCCCTGCAGATCGGGATAACTCCGGGAAACCGGTGCTAATACCGAATAGTTTGCGGCCTCTCATGAGGCTGCACGGAAAGACGGTTTCGGCTGTCACTGCAGGATGGGCCCGCGGCGCATTAGCTAGTTGGTGAGGTAACGGCTCACCAAGGCCACGATGCGTAGCCGACCTGAGAGGGTGATCGGCCACACTGGGACTGATACACGGCCCAGACTCCTACGGCACGCAGCAGTAGGGAATCTTCCG

AISLADO TV2

GGCCTACACATGCAAGTCGAGCGGATGAAGAGAGCTTGCTCTCTGATTCAGCGGCGGACGGGTGAGTAATGCCTAGGAATCTGCCTGATAGTGGGGGACAACGTTTCGAAAGGAACGCTAATACCGCATACGTCCTACGGGAGAAAGCAGGGGACCTTCGGGCCTTGCGCTATCAGATGAGCCTAGGTCGGATTAGCTAGTTGGTGAGGTAATGGCTCACCAAGGCAGAC

AISLADO PQ2

TACTGCAAGTCGAGCGAATCAGATGGGAGCTTGCTCCCTGAGATTAGCGGCGGACGGGTGAGTAACACGTGGGCAACCTGCCTATAAGACTGGGATAACTTCGGGAAACCGGAGCTAATACCGGATACGTTCTTTTCTCGCATGAGAGAAGATGGAAAGACGGTTTACGCTGTCACTTATAGATGGGCCCGCGGCGCATTAGCTAGTTGGTGAGGTAATGGCTCACCAAGGCGACGATGCGTAGCCGACCTGAGAGGGTGATCGGCCACACTGGGACTGAGACACAGCCCACACTCCTACGGAGGCA

AISLADO PC2

 

GCTAATACATGCAAGTCGAGCGAATGGATTAAGAGCTTGCTCTTATGAAGTTAGCGGCGGACGGGTGAGTAACACGTGGGTAACCTGCCCATAAGACTGGGATAACTCCGGGAAACCGGGGCTAATACCGGATAACATTTTGAACCGCATGGTTCGAAATATGAAAGGC

A partir de estas secuencias procederemos a la identificación. Para ello nos dirigiremos a las web BLAST de la Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. Lo haremos a través del siguiente enlace: https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi  Nos dirigirá a la siguiente pantalla:

Seleccionaremos la opción Nucleotide BLAST. Nos llevará a la siguiente pantalla:

1. Copiaremos una de las secuencias anteriores y las pegaremos en el recuadro Enter Query Sequence.

2. En Database, seleccionaremos "rRNA/ITS databases". Aparecerá por defecto 16S ribosomal RNA sequences (Bacteria and Archaea).

3. En la parte inferior de la pantalla,  en Program selection, marcaremos "Somewhat similar sequences (blastn)".

4. Marcaremos "Show results in a new window".

5. Finalmente pincharemos en BLAST.

El ordenador nos devolverá una pantalla como la siguiente:

Aparecerán en una tabla por orden de similitud decreciente. Nos vamos a fijar en los datos “E-value” y “Percent identity”. El primero nos da una idea de fiabilidad (sería algo como decir: cómo de probable es que una secuencia al azar tenga esta similitud con la de la base de datos). El segundo nos dice el % de bases idénticas entre nuestra secuencia y la de la base de datos. 

Al ser secuencias parciales (no cubren todo el gen del RNA ribosomal 16S) es muy probable que nos aparezca más de una especie con los mismos valores, pero lo normal es que sean especies muy próximas. En otros casos aparecerán varias cepas (“strain”) de una misma especie. Es algo así como las distintas etnias: todos somos Homo sapiens, pero existen algunos rasgos característicos, diferentes de un grupo étnico a otro.

Pinchando en la pestaña “Alignments” veremos en detalle el alineamiento de nuestra secuencia (“query”) y las de la base de datos (“subject”).

En función de todos estos datos, seleccionaremos la especie más probable. Seguidamente buscaremos información sobre ella en Internet y haremos un resumen de los aspectos más destacados de la misma. 

Posteriormente elaboraremos un informe que incluiremos en comentarios con los siguientes apartados:

1. Identificación de la especie de cada aislado. Señalaremos su nombre, el porcentaje de identidad (percent identity) y la fiabilidad (e-value). En el caso de que los datos sean similares y señalen especies distintas, trabajaremos con todas ellas. 

2. Búsqueda de información en internet sobre cada una de ellas: características morfológicas y bioquímicas., hábitat más frecuente, posible patogenicidad, utilidad (si hubiese alguna descrita)... Cualquier información que encontremos nos puede resultar útil. Será necesario incluir un enlace a la fuente de la que se ha obtenido la información para posibles consultas.

3. En el contexto de nuestro proyecto, que es valorar si alguno de estos microorganismos podría sobrevivir en Marte en suelos salinos o si podría beneficiar el cultivo de plantas en el suelo marciano, valoraremos la idoneidad de cada una de estas especies.

Mars in our lab: Aislando microorganismos resistentes a clorato potásico

El objetivo principal de nuestro proyecto es aislar bacterias que toleren medios con clorato potásico. Para ello tomamos muestras de distintos suelos, hicimos alícuotas y suspendimos un gramo de este material en agua y en una solución de KClO3 al 4%. Plaqueamos y vimos cómo esta sal afectaba a la supervivencia de los microorganismos, lo que podíamos comprobar al observar un menor número de colonias en estas placas y una menor variedad de las mismas cultivándolas en placas con medio TSA. Para proceder al aislamiento de las bacterias de interés hicimos crecer a los microorganismos tolerantes al clorato en placas de medio TSA a las que adicionamos un 5% de KClO3. A partir de estas placas, seleccionamos aquellas colonias que nos parecieron interesantes y que estaban claramente delimitadas, picamos sobre ellas con palillos estériles y las inoculamos sobre placas con TSA + KClO3 al 5%.

En la imagen de arriba se pueden ver las colonias seleccionadas. Una vez crecidas y confirmada su resistencia al clorato, las sembramos en estría en placas con clorato potásico y las llevamos a la Estación Experimental del Zaidín para que Manuel Espinosa, nuestro investigador,  procediese a su identificación. El aspecto de las placas es el que muestra la figura de abajo.

Las especies aisladas se van a identificar mediante secuenciación genética. Para ello, Manuel Espinosa procederá a la extracción de ADN de las mismas, y mediante la PCR (reacción de cadena de la polimerasa) procederá a la amplificación de un fragmento de ADN que codifica el ARN ribosómico 16S. Este es uno de los componentes de la subunidad menor de los ribosomas de las bacterias. Una vez amplificado se llevará a secuenciar y una vez conocida la secuencia de nucleótidos del mismo, la consulta en una base de datos nos indicará a que especie bacteriana pertenece.

Ríos de vida, en las noticias de la UGR

Poco podíamos imaginar cuando nos planteábamos a principio de curso la participación en el proyecto Ríos de vida que iba a tener tal difusión. Ahora es en las noticias de la Universidad de Granada (UGR):

La noticia completa la podéis ver desde este enlace: https://www.ugr.es/universidad/noticias/ensenar-estudiantes-instituto-conocer-amar-cuidar-nuestros-rios

Os recordamos que una de las finalidades del proyecto es concienciar a quien nos rodea de la necesidad de cuidar, respetar, regenerar y amar nuestros ríos. Y a esta tarea podemos contribuir no solo desarrollando el proyecto, sino también dándolo a conocer.  Compartamos esta noticia en nuestras redes sociales y hagamos que llegue a cuantas más personas mejor. Nuestros ríos y el medio ambiente lo necesitan.

La salida al río: reportaje de la Unidad de Cultura Científica e Innovación de la UGR

En la salida al río del viernes 11 nos acompañó un equipo de la Unidad de Cultura Científica e Innovación de la UGR que grabó material y entrevistas para la elaboración de un reportaje sobre el proyecto Ríos de vida. Pues bien, ya se ha publicado éste y lo podéis ver a continuación. En él queda constancia de todo lo que fue nuestra visita al río, los métodos de muestreo empleados, las técnicas usadas para medir el estado físico-químico del río y, sobre todo, vuestro buen hacer en el campo. Almudena e Iván ofrecieron una magnífica visión de lo aprendido en el proyecto por los jóvenes, tanto en el campo como en el trabajo de laboratorio así como de la importancia del mismo en la concienciación para la preservación de los ríos y del medio ambiente. Manuel Villar Argáiz, el coordinador de Ríos de vida, hizo una excelente descripción del proyecto, de sus objetivos, de los participantes e igualmente destacó su importancia como un proyecto de ciencia ciudadana.

Desde aquí os invitamos a compartir este reportaje en vuestro entorno, a difundirlo entre vuestros amigos y familiares de manera que cumplamos el objetivo de concienciar a la sociedad frente a los problemas medioambientales. Es nuestra obligación.

Ríos de vida. Otros habitantes de nuestros ríos: microorganismos

En nuestra visita al río Genil dentro del proyecto Ríos de vida planificamos valorar la presencia de microorganismos en el agua. Para ello nos llevamos unos recipientes estériles que llenamos de agua en varios lugares del curso. Uno de ellos fue en el centro de la corriente y el resto en las orillas, uno de éstos en una zona de limos donde el agua estaba casi estancada. 

Tras conservar los frascos en el frigorífico, el pasado lunes inoculamos placas de Petri con medio de cultivo TSA (agar de soja y tripticaseína) con cien microlitros de agua de cada una de las procedencias e incubamos en la estufa a 28ºC. 

El resultado de nuestros cultivos se muestra en la foto de abajo. Como podemos apreciar, el agua del río lleva bacterias, cada una de las cuales ha dado lugar a cada una de las colonias que podemos ver. Si nos fijamos en la morfología de las colonias, veremos que hay distintos tipos, por lo que podemos presumir que existe más de una especie de bacteria. Y algo que, confirmada la presencia de microorganismos, era esperable era que las muestras de aguas de las orillas tuviesen una mayor cantidad dado que el agua se mueve con menos velocidad. 

Pero el experimento no tiene porqué acabar aquí. Nos podemos plantear valorar la diversidad microbiana (medida como número de tipos de colonias diferentes) en cada una de nuestras muestras así como la concentración de microorganismos.  Para ello necesitaríamos contar las colonias. En estas placas la densidad es bastante elevada, por lo que hemos vuelto a preparar otras pero añadiendo la mitad de agua (50 microlitros).  En los próximos días veremos resultados.

Mars in our lab: los efectos de los cloratos sobre las bacterias

Sabemos que Marte es un planeta inhóspito, donde es muy improbable la existencia de agua líquida. Esto es debido a las bajas presiones atmosféricas -que harían que se sublimara- y a las bajas temperaturas -que la congelarían-. Sin embargo se ha postulado que pudiera haber salmueras, soluciones líquidas con elevada concentración de sales, en las que tendrían gran protagonismo percloratos y cloratos. Estos se han detectado en la superficie de Marte aunque serían muy tóxicos para posibles microorganismos marcianos.

En nuestro proyecto nos hemos planteados ver cómo los cloratos afectan al desarrollo de los microorganismos y sus comunidades. Hubiera sido interesante estudiar los percloratos, pero estos son altamente tóxicos y peligrosos. Para ello hemos tomado muestras de suelo de distintas procedencias y hemos preparado alicuotas; a unas le hemos añadido agua destilada estéril y a otras el mismo volumen de clorato potásico al 4%. Lo hemos dejado incubar a temperatura ambiente y hemos plaqueado. Como veíamos en una entrada anterior, teníamos una gran concentración de microorganismos y la densidad de colonias en las placas era muy elevada, aunque eso no impedía que se pudiera ver el efecto del clorato potásico.

Hemos tomado algunas de las muestras y las hemos preparado con una mayor dilución; a 1 gramo de suelo hemos añadido 10 ml de agua destilada o de solución de clorato potásico y en lugar de 100 microlitros hemos puesto 50. Y las imágenes siguientes muestran los resultados.

Microorganismos presentes en arena de playa (Cádiz) diluida en agua y en solución de clorato potásico.

Microorganismos presentes en arena de playa (Torrevieja) diluida en agua y en solución de clorato potásico.

Microorganismos presentes en suelo de un parque diluido en agua y en solución de clorato potásico.

La morfología de las colonias nos da idea de las especies diferentes que hay en el suelo y eso nos permite hacer una estima de la biodiversidad microbiana. Y de igual manera podemos comprobar el efecto tóxico del clorato potásico sobre las bacterias. ¿En que muestra hay más variedad de colonias? ¿Cuál de ellas se afecta más por el clorato potásico?

Ríos de vida. Otros habitantes de nuestros ríos: diatomeas

En nuestra salida al campo del viernes pudimos ver cómo se trabaja en río, capturamos macroinvertebrados, observamos algas macroscópicas y también los macrófitos que hay en las orillas del río. Pero hay más. Pablo nos había comentado que además de todos ellos hay otro tipo de algas, las diatomeas, que forman parte de los biofilms que cubren las rocas y con las que hay que tener mucho cuidado cuando se muestrean ríos para no llevarlos de uno a otro. Estas algas microscópicas son visualmente muy llamativas al microscopio, por lo que le pedimos a Pablo que nos indicase como obtener algunas muestras. Si recordáis, sacó un bloque de granito del fondo en el que se podía ver la zona donde crecían las algas, con una cubierta de color verdoso, y de aquí nos preparó una vial con la muestra.

Las imágenes que se incluyen a continuación son las de las microalgas que trajimos del río. También tenemos que agradecer a Pablo, que tras enviarle las fotos, haya consultado con un especialista en diatomeas para ponerle nombre a nuestros organismos. Hemos de hacer constar que, con los medios que tenemos, nuestras imágenes no son todo lo buenas que quisiéramos, y que la identificación está supeditada a la calidad de las mismas. Agradecemos tanto a Pablo Jaímez como a David Fernández su trabajo en la identificación de las algas.

Navicula cf. tripunctata (diatomea)

 

Diatoma vulgaris (diatomea)

Ellerbackia arenaria (diatomea)

Melosira varians (diatomea)

Cladophora sp (alga verde)

Las imágenes que hay más arriba se han obtenido con una cámara digital acoplada a uno de nuestros microscopios. Pero también hay alguna imagen de calidad obtenida por vosotros aplicando vuestros la cámara de vuestros teléfonos móviles al ocular del instrumento, como esta que incluimos de Lucía Cubillas.

Navicula, imagen de diatomea obtenida por Lucía Cubillas con la cámara del teléfono móvil acoplada al microscopio

Rosalía preparando la muestra de diatomeas para su observación al microscopio.

Almu, Natalia, Lucía y Rosalía observando diatomeas.

Ríos de vida: Un pequeño resumen visual de nuestra salida al río

Un breve vídeo con las actividades que llevamos a cabo en nuestra salida al río Genil del pasado viernes 11 de marzo de 2022.

Ríos de vida: visitando nuestro punto de muestreo

En esta ocasión la covid-19 no ha podido impedir nuestra salida al río dentro de nuestra participación en el proyecto Ríos de vida. Aunque ya hemos realizado las tareas propias de nuestra parte del proyecto nos quedaba conocer cómo se trabaja en el campo y cómo se llevan a cabo las determinaciones que Pablo Jaímez nos explición en las sesiones en el instituto. Y aunque el día amenzaba lluvia, las previsiones nos daban un respiro que permitía nuestra actividad, empezando a llover justamente tras finalizar la misma. En esta ocasión, además de Pablo nos ha acompañado Manuel Villar Argáiz, el director del proyecto Ríos de vida, otros investigadores del departamento de Ecología así como dos personas de la Unidad de Cultura Científica de la UGR que han grabado la actividad para preparar un reportaje.

Tras las explicaciones previas de trabajo a realizar ha llegado la hora de prepararnos para los muestreos. Y para ello lo primero ha sido colocarnos unas botas de agua de gran tamaño que nos permitieran meternos en el río.

Pablo Jaímez da las explicaciones iniciales previas a los muestreos.

Uno de los equipos preparados para el muestreo.

 

Otro de los equipos listo para el muestreo.

Ya metidos en el río hemos procedido a remover el fondo aguas arriba para hacer que la corriente arrastrarse los macroinvertebrados y quedaran atrapados dentro de nuestra red para posteriormente depositarlos en la bandeja.

Sacando las muestras para la extracción de los macroinvertebrados.

Observación de los macroinvertebrados en las bandejas.

Tras la observación de los distintos tipos de macroinvertebrados recolectados hemos procedido a guardar algunos en viales para su posterior estudio en nuestro laboratorio.

 

 

Análisis de los parámetros químicos del ríos: nitratos y fosfatos

Los análisis fisicoquímicos se han llevado a cabo mediante test para la determinación de los químicos y con la sonda multiparamétrica los de naturaleza física, como son el pH, la concentración de oxígeno en el agua, el porcentaje de saturación del mismo, la temperatura y la conductividad eléctrica del agua.

Análisis de los parámetros físicoquímicos del río con la sonda multiparamétrica.

Seguidamente hemos valorado el índice hidromorfológico, observando los macrófitos, la vegetación de ribera, la proporción de cantos o de limos, etc. Pablo también ha recogido diatomeas de la superficie de los cantos para la observación en el laboratorio.

Macrófitos en la orilla del río.

Finalmente Pablo ha hecho un resumen de todos nuestros resultados y nos ha explicado la problemática existente con los ríos y con su regeneración. Ha destacado que los problemas ambientales afectarán principalmente a las generaciones siguientes, por lo que es obligación de todos hacer todo lo posible por buscar y poner en práctica soluciones a los problemas del los ríos en particular y del medio ambiente en general.

Es ahora el momento de hacer nuestra reflexión personal de todo lo que hemos aprendido esta mañana; de valorar a nuestros ríos como ecosistemas llenos de vida que no solo tenemos que mantener, sino incluso mejorar; de valorar cómo se trabaja en el campo, en el laboratorio y, en general,  cómo se construye la ciencia. De detectar problemas y proporner soluciones. Y también de que transmitamos a nuestros conocidos todo cuanto estamos aprendiendo. Esperamos vuestros comentarios.

Mars in our lab: aislando bacterias resistentes a cloratos

Marte tiene una atmósfera muy tenue; la presión atmosférica en la superficies del planeta es inferior a la centésima parte de la que hay en nuestro planeta. Esto, unido al hecho de que las temperaturas en el planeta rojo son muy bajas hacen muy difícil que pueda haber de agua líquida. Sin embargo, la presencia de percloratos y cloratos podría hacer posible la existencia de salmueras, soluciones líquidas con un alto contenido salino que permanecen líquidas a temperaturas muy bajas. Sin embargo esas sales, aunque favorezcan que haya agua líquida, resultan extremadamente tóxicas para los seres vivos. Esto hace que para el estudio de la posible existencia de vida en Marte tome interés el estudio de microorganismos resistentes a concentraciones elevadas de cloratos y percloratos.

La siguiente fase de nuestro proyecto va a ser aislar bacterias resistentes a cloratos. Para ello habéis recogido tierra de distinta procedencia y hemos procedido a preparar nuestro ensayo. Para ello hemos depositado 1 gramo de cada material en distintos frascos de plástico y a uno de ellos le hemos añadido 1 ml de agua destilada estéril mientras que al otro 1 ml de solución de KClO3 al 4% y hemos incubado a temperatura ambiente durante 24 horas.

Tras este periodo, hemos procecido a inocular placas de Petri con medio de cultivo TSA con 100 microlitros de la solución de la tierra con agua o con clorato potásico al 4%.

Las placas inoculadas de esta forma se han dejado incubando a temperatura ambiente durante el todo el fin de semana. Los resultados para algunas de las muestras se pueden ver en la foto de abajo.

La primera conclusión que podemos obtener es acerca de la gran cantidad de microorganismos que hay presentes en el suelo. A grandes rasgos, podemos apreciar que hay menos colonias en las placas donde sembramos las muestras de suelo en presencia de clorato potásico. Pero como podemos ver, tenemos tal cantidad de colonias que no podemos llegar a conclusiones claras ni tampoco aislar algunas de ellas. Sin lugar a dudas pusimos demasiado inóculo y con una cantidad diez veces menor hubiésemos obtenido menos colonias y podríamos incluso haber hecho nuestros recuentos. Como experimento de partida es válido, pero debemos repetirlo inoculando un volumen menor de suspensión de suelo.

Ríos de vida, en la prensa local

Nuestro proyecto Ríos de vida sigue difundiéndose por distintos foros. En la entrada anterior nos hacíamos eco de la nota difundida por la American Geophysical Union. Ahora ha sido el turno de la prensa local. Ayer,  el periódico Ideal dedicaba una página a las actividades llevadas a cabo en el río en la que se puede ver a nuestros compañeros participantes de los IES Albaycín y Fernando de los Ríos haciendo los muestreos en el Genil. Serán estos mismos trabajos los que llevaremos a cabo nosotros la semana que viene.

Y es que son muchas las facetas de este proyecto. Conocer de primera mano los problemas ambientales que nos rodean, aplicar el método científico, aprender de una manera distinta, mucho más próxima a lo que es la ciencia. Pero también, y a ello contribuye la difusión de la actividad en los medios, es una gran herramienta para concienciar a los que nos rodean de la necesidad de preservar nuestro entorno. Y también a esto podemos sumarnos. Os invitamos y os animamos a que deis a conocer el proyecto, a que compartáis todas estas noticias en vuestras redes sociales de manera que concienciemos a la sociedad de la importancia de nuestros ríos.

Desde este enlace podéis acceder a la noticia en el diario Ideal.

Una reseña del proyecto Ríos de Vida en la American Geophysical Union

 

Andamos a mitad de camino con el proyecto Ríos de Vida. Aunque por el estallido de la sexta oleada de la covid-19 no pudimos salir a muestrear la zona que tenemos asignadas al paso del Genil por Cenes de la Vega, sí que hemos realizado el resto de las actividades bajo la dirección de Pablo Jaímez. Y ahora que está remitiendo esta oleada, ya tenemos autorizada la salida al río para el próximo viernes 11 de marzo. Afortunadamente vamos a tener la oportunidad de estudiar nuestro tramo del río in situ y poner en práctica todas las técnicas que en su día no pudimos hacer.

Se trata de un proyecto muy motivador en el que todos los que participamos estamos disfrutando y aprendiendo a la vez. Y en este camino, hoy hemos conocido algo de lo que sentirnos muy orgullosos. Y es que se ha hecho eco del mismo la American Geophysical Union en la nota cuyo enlace adjunto, en la que se dan a conocer las líneas generales del proyecto y que os invito a visitar. Toda una satisfacción vernos en esos foros, tanto para los que participamos en esta maravillosa iniciativa como para nuestro instituto. Desde aquí nuestro agradecimiento a quienes lo han hecho posible.

La reseña se puede consultar en el siguiente enlace: https://americangeophysicalunion.tumblr.com/post/676994527175770112/rios-de-vida-high-school-students-assess-mountain

Mars in our lab: ¿Por qué es tan importante estudiar el polvo de Marte?

Este jueves hemos recibido la visita de la doctora Olga Muñoz, la directora del Laboratorio de Polvo Cósmico (CoDuLab, por las iniciales en inglés), perteneciente al Instituto de Astrofísica de Andalucía. A modo de introducción nos ha presentado a los departamentos que componen el IAA y a continuación nos ha hablado de uno de los proyectos en los que participa: ROADMAP. Es este un proyecto que persigue evaluar el impacto del polvo en la evolución de la atmósfera y del clima de Marte. Este enfoque es el que hace esta charla especialmente interesante para nuestro proyecto, Mars in our lab.

Destacó que Marte y la Tierra son planetas bastante parecidos, con un periodo de rotación similar, con estaciones aunque con distinta duración del año, con un pasado parecido en el que ambos hubo agua líquida aunque con una evolución posterior muy diferente. Y esa presencia de agua lleva a plantearse sobre un posible origen de la vida también en Marte.

Seguidamente nos comentó la importancia del polvo en los modelos atmosféricos, con ejemplos como la calima que se forma con el polvo que llega desde el desierto o el que arrojan los volcanes, citando ejemplos de erupciones que afectaron al tráfico aéreo o qe incluso llegaron a cambiar el clima a nivel planetario en los meses posteriores.

La superficie de Marte está cubierta de polvo fino, y cada cierto tiempo se producen tormentas locales que pueden llegar a ser globales, impidiendo incluso la observación de los accidentes de Marte. Se han observado cambios en la temperatura de la atmósfera relacionados con estas tormentas y, lo que desde un punto astrobiológico es quizá más importante, con consecuencias que pudieran contribuir a la pérdida del agua que hubo y queda en Marte.

Conocer cómo tienen lugar estos procesos requiere estudiar cómo interaccionan la luz y la radiación con las partículas del polvo. Y eso se hace en el laboratorio mediante simulaciones en las que láseres de distintas longitudes de onda cuya luz está polarizada atraviesan nubes de polvo creadas por el instrumento a la vez que otros sensores miden la luz que dispersan las partículas. En el resultado influyen factores como la intensidad de la luz, su frecuencia, la geometría de las partículas, etc. 

Y en relación a Marte, estas simulaciones se han hecho con polvo de los análogos de suelo marciano cuya composición hemos estudiado en sesiones anteriores de nuestro proyecto.

 

Tras la charla se pasó al turno de preguntas, con intervenciones muy interesantes por parte del alumnado asistente. Rosalía preguntó por el color de los atardeceres marcianos y la diferencia en cuanto al color del cielo con los de nuestro planeta. Olga los relacionó con la composición de la atmósfera en ambos planetas y nos invitó a comprobar cómo la luz de amaneceres y atardeceres es polarizada, algo que hemos constatado. 

 

Como hemos podido ver, el estudio del polvo cósmico es fundamental para explicar qué ha podido pasar con la atmósfera marciana y con el agua del planeta rojo. Serán temas en los que sin duda merece la pena profundizar en el desarrollo de nuestro proyecto. Nuestro agradecimiento a Olga Muñoz por darnos a conocer estas nuevas perspectivas de la investigación sobre el planeta rojo.

Y ahora nos toca a nosotros. Es momento de que dejemos constancia de nuestras impresiones sobre la charla de Olga y de que pensemos en posibles experimentos que pudiéramos plantear sobre el polvo cósmico con nuestros análogos de suelo marciano.

Análisis de los análogos de suelo marciano, por Iván Molina Morillo

En la entrada anterior planteábamos un análisis de los análogos de suelo marciano, incluidas nuestras muestras NZV y RZV. El objetivo era valorar en qué medida nuestros materiales se parecían a las muestras analizadas en la superficie de Marte o en meteoritos marcianos y a otros simuladores de suelo marciano elaborados por instituciones científicas.

Este es el análisis que nos presenta Iván Molina Morillo y que resume perfectamente lo que habéis ido mostrando en los comentarios de la entrada anterior.

Composición de los análogos de suelo marciano

Esta es la gráfica sobre la composición química de los diferentes análogos de suelo marciano. 

El porcentaje de Na2O es muy parecido en todos los análogos, al igual que el porcentaje de Si2O, P2O5 y K2O. En el óxido de magnesio se puede apreciar que los valores del JSC-Mars-1 y de MMS son más bajos con respecto al de los demás. En cambio, estos dos análogos son los que mayor porcentaje de óxido de aluminio muestran. En cuanto al óxido de calcio, NZV y RZV tienen valores casi idénticos, alrededor del 12%, y los análogos JSC-Mars-1 y MGS 1 tienen valores también muy parecidos, sobre el 5%. Por último, los datos de óxido de titanio son parecidos en los tres primeros análogos, mientras que los otros tres tienen valores más bajos.

A continuación, a partir de los datos obtenidos por los experimentos de fluorescencia de rayos X y utilizando el diagrama TAS, se representan los diferentes análogos comparándolos con rocas encontradas en Marte. 

Diagrama TAS para muestras y análogos de suelo de Marte.

Nuestros análogos NZV y RZV pertenecen a rocas del tipo tefritas y basanitas, parecidas a las encontradas en Spirit-MER-A. Tanto la tefrita como la basanita son rocas ígneas volcánicas ricas en calcio.
Sin embargo, el resto de análogos, a excepción de la perlita, son rocas basálticas. Que son unas roca ígneas extrusivas de color oscuro, de composición máfica, ricas en silicatos de magnesio y hierro y en sílice. Este tipo de rocas corresponden con las encontradas en meteoritos y en Spirit- MER- A.
Esta es la gráfica de la composición elemental de muestras de suelo marciano analizadas in situ en distintas localizaciones. Si la comparamos con el gráfico de los distintos análogos que se han utilizado, podemos ver que ambos son muy parecidos. Pero el análogo que probablemente se parezca más es el MGS 1, ya que todos los valores son muy parecidos. 
Nuestros análogos NZV y RZV son muy parecidos en la composición de ciertos materiales, como el óxido de magnesio, el óxido de sodio y en sílice. Pero hay otros datos que varían, como el óxido de aluminio o el óxido de calcio.
Pero después de comparar todos los datos, NZV y RZV se asemejan a las diferentes rocas marcianas que se han estudiado. Como hemos comprobado, la escoria volcánica es una roca volcánica vesicular, en su mayoría de composición basáltica o andesítica. Es fácil de conseguir en las tiendas ya que se utiliza en jardinería. Por lo tanto, este material podría ser seleccionado como un buen candidato para preparar nuestro análogo de suelo marciano.

Mars in our lab: trabajando con análogos planetarios

La investigación de Marte se puede llevar a cabo de distintas formas; bien in situ, como hacen los rovers que hay en la superficie de Marte o a través de simulaciones que se hacen en nuestro planeta. En los estudios de astrobiología es muy importante conocer las características del suelo del cuerpo planetario que se quiere estudiar. A diferencia de la Luna, en el caso de Marte, aún no se han podido traer de vuelta a la Tierra materiales del planeta, por lo que es necesario recurrir a los análogos planetarios.

La elaboración de un análogo de suelo marciano requiere conocer qué materiales forman la superficie de Marte, principalmente rocas ígneas. A nivel global, se han diferenciado dos grandes zonas, las denominadas de tipo 1 y las de tipo 2. En las primeras predominan materiales de composición basáltica y ocupan las tierras altas del hemisferio sur. Las segundas, identificadas como andesitas o andesitas basálticas están formadas por rocas con mayor contenido de sílice y de vidrio volcánico; se encontraban en las tierras bajas del hemisferio norte.

Basándose en lo anterior y en los análisis llevados a cabo in situ por los rovers se han preparado diversos análogos de suelo marciano. El primer análogo que se preparó fue el denominado JSC Mars-1 y procedía directamente de cenizas volcánicas de un cono volcánico de Hawaii. Otro fue el MMS (Mars Mojave Simulant), preparado a partir de basalto extraído de la región occidental del desierto de Mojave. Estos anteriores tienen en común que se prepararon directamente a partir de materiales presentes en yacimientos volcánicos. Otros, reconstituidos a partir de los minerales que los componen y material vítreo son el MGS-1 (Mars Global Simulant 1), MGS-RN (Mars Global Simulant RockNest) o el Y-Mars (Yellowknife Mars). El primero se modeló sobre la base del material eólico analizado por Curiosity en el depósito eólico de Rocknest, en el cráter Gale y se trata de uno de los suelos marcianos mejor caracterizados gracias a la difracción de rayos X. El segundo, similar, tomó como base el MMS. El tercero se elaboró a partir de los minerales identificados en las lutitas (un tipo de rocas sedimentarias) de la formación Shepbed, una estructura sedimentaria estudiada por Curiosity en el fondo del mismo cráter, cuyo análisis sugería la existencia de un lago hace unos 4000 m.a.

En nuestro laboratorio hemos preparado con un objetivo principalmente educativo un análogo a partir de escorias volcánicas utilizadas para jardinería. En el material que adquirimos diferenciamos dos tipos de fragmentos piroclásticos: unos de color rojizo que denominamos RZV y otros de color negro, los NZV. Fueron sometidos en el Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra a fluorescencia y a difracción de rayos X, las mismas técnicas empleadas por los rovers en Marte, y de esta manera obtuvimos información acerca de la composición química de los mismos y los minerales que las componen.

Materiales para la elaboración de nuestros análogos de suelo marciano.

 El objetivo de esta actividad del proyecto es averiguar cuánto se parecen nuestras muestras a los materiales presentes en la superficie de Marte y a los análogos de suelo marciano a los que hemos hecho referencia antes. Para ello, nos centraremos en los datos que aporta la fluorescendia de rayos X y analizaremos los datos que ofrece la tabla siguiente en la que se muestra la composición de los compuestos más abundantes en esas muestras.

Composición de los distintos análogos de suelo marciano.

Respecto a los datos anteriores, es de especial interés el conocimiento de los porcentajes totales de sílice (SiO2) y de compuestos alcalinos (Na2O y K2O, óxidos de sodio y de potasio respectivamente). Con ellos se elaboran los diagramas TAS (álcalis totales frente a sílice) en los que en abscisas se representa el porcentaje de sílice mientras en ordenadas el porcentaje total de elementos alcalinos antes mencionados. La cantidad relativa de estos compuestos juega un papel importante para determinar la mineralogía de la roca y es útil en rocas volcánicas o en aquellas otras con una proporción importante de vidrio volcánico. El gráfico siguiente muestra las rocas identificadas en Marte mediante este procedimiento.

 

Diagrama TAS para materiales analizados en la superficie y en meteoritos provenientes de Marte.

Para valorar en cuánto se parecen los análogos de suelo marciano al regolito analizado en Marte procederemos de dos formas. En primer lugar compararemos de manera gráfica la composición química es los primeros con los datos que se conocen de diversos lugares de Marte. Para ello representaremos gráficamente los datos de la tabla anterior y contrastaremos con los datos de la tabla siguiente de materiales estudiados en diversos puntos de la superficie de Marte.

Composición de los materiales analizados en distintas localizaciones de Marte. *El porcentaje de SiO2 se representa dividido entre diez.

 

 

Los resultados de nuestras muestras y de los análogos se suelo marciano se exponen en el gráfico siguiente:

Composición química de distintos análogos de suelo marciano y de nuestras muestras NZV y RZV. *El porcentaje de SiO2 se representa dividido entre diez.

En segundo lugar, sobre el gráfico TAS anterior, representaremos los porcentajes de sílice frente a óxidos alcalinos tanto de nuestras muestras NZV y RZV como de los otros análogos y valoraremos el tipo de roca que representa su composición y su parecido con los materiales marcianos. En este mismo gráfico, incluiremos los valores de un material volcánico que también hemos utilizado en proyectos anteriores sobre cultivos en suelo marciano. Se trata de la perlita, un tipo de roca volcánica que cuando se somente a altas temperaturas se expande danto un material inerte; presenta un porcentaje de sílice SiO2=72,5%, y de compuestos alcalinos de Na2O=3,6% y K2O =4,2%.

Composición química de distintos análogos de suelo marciano y de nuestras muestras NZV y RZV elaborado por Almudena Urbano Azpeitia. El porcentaje de SiO2 se representa a su escala normal.

El guión completo de la actividad junto a la tabla de datos y el gráfico se pueden descargar desde la plataforma Moodle de la asignatura.

Para más información sobre nuestro análogo de suelo marciano: https://ucc.eez.csic.es/wp-content/uploads/2019/09/HSSASRvolume8.pdf#page=7