Serpentinizacíon, metano y vida en otros planetas

El 14 de marzo de 2016, la Agencia Espacial Europea (ESA) lanzó ExoMars, una misión para estudiar la atmósfera y el subsuelo de Marte y, específicamente, la búsqueda de gases con posible importancia biológica. El NOMAD es una parte clave del orbital ExoMars diseñada por el Instituto de Astrofísica de Andalucía para estudiar el metano, un gas que en la Tierra proviene en un 90-95% de organismos microbianos, que fue encontrado en la atmósfera marciana en 2004 por la misión Mars Express, con observaciones posteriores muy controvertidas (Pla García, 2019; Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, 2021).

El metano es una molécula fundamental en las investigaciones sobre el origen de la vida en la Tierra y en la búsqueda de posibles indicios de vida en otros planetas. En la Tierra, es producido por arqueas metanógenas, un tipo de microorganismo unicelular que pertenece al dominio de los procariotas. Estos seres viven en ambientes sin oxígeno, siempre que haya fuentes de energía disponibles, como compuestos orgánicos simples, hidrógeno molecular o CO₂ (Butturini et al., 2025).

Fuentes hiperalcalinas en las peridotitas de Ronda, a partir de Ojeda et al., 2023 (Mapas: Javier Martos)
1: Mina Amargosa; 2: Fuente Amargosa; 3: Baños del Duque; 4: Garganta de la Cuesta; 5: Balneario Fuente Amargosa; 6: Baños del Puerto; 7: Fuente de la Burbuja; 8: Fuente Amargosa; 9: Alfaguara

Debido a su asociación con la vida microbiana, la presencia de metano suele considerarse una posible señal de actividad biológica. Sin embargo, este gas también puede formarse sin intervención de seres vivos, es decir, de manera abiótica, y aquí entra en escena la serpentinización en peridotitas. La serpentinización es un metamorfismo que ocurre cuando el agua se infiltra en las rocas ultramáficas del manto, las peridotitas, en determinadas condiciones de presión y temperatura, transformando el olivino en serpentina y desencadenando reacciones exotérmicas que liberan hidrógeno en forma de gas H₂. Este hidrógeno reacciona a su vez con el CO₂ en condiciones de temperaturas moderadas, con presencia de minerales metálicos como la magnetita o el níquel, que actúan como catalizadores, y generan metano.

CO₂ + 4H₂ → CH₄ + 2H₂O

La serpentinización produce serpentinitas (y peridotitas parcialmente serpentinizadas; Audran et al., 2024), fluidos altamente alcalinos y genera gradientes químicos y físicos que favorecen escenarios prebióticos. Además, puede formar venas de carbonato (travertinos) que conservan biomarcadores durante millones de años. Son reacciones similares a las que reinaron en la tierra primitiva, que fueron las responsables de la formación de los primeros compuestos orgánicos relacionados con el origen de la vida en nuestro planeta y, potencialmente, en Marte.

Mina Amargosa, Sierra Bermeja. H₂=0.01 mg/L, CH₄= 2.50 mg/L. pH=11.6  (Valores: Ojeda et al., 2023. Fotografía: Javier Martos, 2019)

En estas fotografías de la Mina Amargosa, Estepona (aparece en la literatura científica con el nombre de «Vega Escondida»), se ven una gran cantidad de precipitados blancos.  Contrariamente a la intuición, las aguas hiperalcalinas (pH>9) en serpentinitas como estas, no son particularmente ricas en Mg, sino ricas en Ca y muy pobres en C (tipo Ca-OH), lo que, junto al elevado pH, las diferencia de las aguas de escorrentía y de acuíferos someros en las peridotitas. En general son aguas muy profundas que han sido aisladas de la atmósfera y no están “saturadas” en CO₂. Al entrar en contacto con el CO₂ de la atmósfera, precipitan carbonato cálcico en forma de minerales como la calcita o el aragonito, que son los precipitados blancos que se ven en estas fotos.

(Fuente: Carlos J. Garrido, IACT-CSIC. 27/12/2018, vía email)

Mina Amargosa en Sierra en Sierra Bermeja, con aguas hiperalcalinas y formaciones de carbonato cálcico (Fotografía: Javier Martos, 2011)

Las peridotitas de Ronda

Las reacciones de serpentinización y la generación de hidrógeno y metano están ampliamente distribuidas en la Tierra, en la corteza oceánica y en zonas donde el manto subcontinental aflora, como en los macizos de peridotitas de Ronda, que son los afloramientos más extensos a nivel mundial: Sierra Bermeja, Sierra Alpujata, Sierra Parda de Tolox, Sierra de Aguas y otros.

Distintos estudios se centran en los manantiales que emergen en los macizos ultramáficos de las peridotitas de Ronda, en especial, en los que albergan fuentes de aguas hiperalcalinas, que son las que tienen un pH superior a 9 (Etiope et al., 2016; Giampouras et al., 2019; Zwicker et al., 2022; Ojeda et al. ,2023; Sánchez García et al., 2024). Son aguas de origen profundo que recorren largas distancias, con temperaturas más altas que la del promedio del aire, ricas en hidróxido de Ca (OH), producidas por interacciones químicas con rocas ultramáficas profundas. Son pobres en Mg, ricas en Na, K, Ca y Cl, presentan un pH alto de hasta 12 e inducen la formación de travertino a través de la descarga y reacción con CO₂ atmosférico y/o la mezcla con agua de río rica en Mg–HCO₃.

Fuente amargosa, Sierra Bermeja. CH₄= 3.20 mg/L. pH=11.5  (Valores: Ojeda et al., 2023. Fotografía: Javier Martos, 2019)

Uno de los últimos estudios publicados (Sánchez García et al., 2024) vuelve a señalar que la serpentinización crea condiciones favorables para la aparición y desarrollo de la vida en el subsuelo de los planetas. La investigación en los manantiales hiperalcalinos de los afloramientos ultramáficos de Ronda ha revelado la presencia de huellas moleculares e isotópicas que indican actividad biológica, con una mayor variedad de biomarcadores en los travertinos que en las aguas subterráneas. Estos depósitos de travertino actúan como archivos históricos que amplifican la señal biológica, acumulando biomarcadores de diferentes fuentes y épocas. Además, enfatizan la importancia de estas formaciones para buscar signos de vida pasada en Marte, ya que en ellas se preservan mejor las huellas biomoleculares, especialmente las lipídicas, que podrían indicar presencia de vida en entornos de serpentinización en otros planetas.

Los macizos de las peridotitas de Ronda constituyen los afloramientos de peridotitas serpentinizadas con un mayor número de manantiales verificados ricos en metano de Europa (Ojeda et al., 2023), lo que los sitúan como un puntero laboratorio al aire libre para el desarrollo de investigaciones en astrobiología, para estudios sobre la posible vida en Marte o en otros planetas.

Manantial de los Baños del Duque, Sierra Bermeja. CH₄= 0.75 mg/L. pH=11.3  (Valores: Ojeda et al., 2023. Fotografía: Javier Martos, 2024)

Referencias:

• Audran, B.; Boulvais, P.; Branquet, Y.; Gautier, P.; Ulrich, M.; Raymond, G.; Beaudoin, G. Layton Matthews, D.; Leduc, E.; Vévan, M. y Coltat, R. (2024) «Serpentinization of the Ronda Massif (Spain): Structural controls and fluid origin«, Lithos, Volumes 488–489, 107817, ISSN 0024-4937. DOI: 10.1016/j.lithos.2024.107817.
• Butturini, A.; Benaiges Fernández, R.; Fors, O. y García Castellanos, D. (2025). «La pista del metano para encontrar vida en el subsuelo de Marte«. The Conversation, 9 de marzo de 2025
• Centro de Astrobiología, CSIC-INTA (9 de julio de 2021). «¿Qué pasa con el metano en Marte?«
• Etiope, G., Vadillo, I., Whiticar, M. J., Marques, J. M., Carreira, P. M., Tiago, I., Benavente, J., Jiménez, P. y Urresti, B. (2016). «Abiotic methane seepage in the Ronda peridotite massif, southern Spain«. Applied Geochemistry, 66, 101–113. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2015.12.001
• Giampouras, M., Garrido, C. J., Zwicker, J., Vadillo, I., Smrzka, D., Bach, W., Peckmannd, J., Jiménez, P., Benavente, J, García-Ruiz, J. M. (2019). «Geochemistry and mineralogy of serpentinization-driven hyperalkaline springs in the Ronda peridotites«. Lithos, 350–351. DOI: 10.1016/j.lithos.2019.105215
• Ojeda, L.; Etiope, G.; Jiménez Gavilán, P.; Melinda Martonos, I.; Röckmann, T.; Popa, M. E.; Siva, M.; Castro Gámez, A. F.. Benavente, J. y Vadillo, I. (2023). «Combining methane clumped and bulk isotopes, temporal variations in molecular and isotopic composition, and hydrochemical and geological proxies to understand methane’s origin in the Ronda peridotite massifs (Spain)«. Chemical Geology vol. 642, 121799. DOI:10.1016/j.chemgeo.2023.121799
• Pla García, J. (27 de septiembre de 2019). «El misterio del metano marciano. Ponencia de Jorge Pla García«. Centro de Astrobiología, CAB (INTA-CSIC)
• Sánchez García, L.; Carrizo, D.; Jiménez Gavilán, P.; Ojeda, L.; Parro, V. y Vadillo, I. (2024). «Serpentinization-associated travertines as spatio-temporal archives for lipid biomarkers key for the search for life on Mars«. Science of The Total Environment Vol 912, 169045. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.169045.
• Zwicker, J.; Smrzkab, D.; Vadillo, I.; Jiménez-Gavilán, P.; Giampouras, M.; Peckmanne, J. y Bach, W. (2022). «Trace and rare earth element distribution in hyperalkaline serpentinite-hosted spring waters and associated authigenic carbonates from the Ronda peridotite«. Applied Geochemistry, 147: 105492. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2022.105492