En las profundidades de la superficie terrestre, formaciones rocosas y minerales se esconden con un brillo secreto. Bajo la luz negra, las sustancias químicas fosilizadas en su interior brillan en brillantes tonos rosa, azul y verde. Los científicos utilizan estas características fluorescentes para comprender cómo se formaron las cuevas y cómo se sustenta la vida en entornos extremos, lo que podría revelar cómo la vida pudo persistir en lugares lejanos, como Europa, la luna helada de Júpiter.
Los investigadores presentaron sus resultados en la reunión de primavera de la Sociedad Química Americana (ACS), celebrada del 23 al 27 de marzo.
Resulta que la química en la Cueva del Viento de Dakota del Sur es probablemente similar a la de lugares como Europa, y más fácil de alcanzar. Por eso, el astrobiólogo Joshua Sebree, profesor de la Universidad del Norte de Iowa, terminó a cientos de metros bajo tierra investigando los minerales y las formas de vida en estas condiciones oscuras y frías.
«El propósito de este proyecto en su conjunto es intentar comprender mejor la química que ocurre bajo tierra y que nos dice cómo se sustenta la vida», explica.
A medida que Sebree y sus estudiantes comenzaron a explorar nuevas áreas de la Cueva del Viento y otras cuevas de Estados Unidos, mapearon las formaciones rocosas, los pasajes, los arroyos y los organismos que encontraron. Durante la exploración, también llevaron consigo sus luces ultravioleta para observar los minerales en las rocas.
Bajo la luz ultravioleta, ciertas áreas de las cuevas parecían transformarse en algo sobrenatural, ya que partes de las rocas circundantes brillaban con diferentes tonos. Gracias a las impurezas alojadas en la Tierra hace millones de años —casi fósiles químicos—, los tonos correspondían a diferentes concentraciones y tipos de compuestos orgánicos o inorgánicos. Estas piedras brillantes a menudo indicaban dónde el agua transportaba minerales desde la superficie.
«Las paredes parecían completamente vacías y carentes de cualquier elemento interesante», dice Sebree. «Pero luego, al encender las luces ultravioleta, lo que antes era una simple pared marrón se convirtió en una brillante capa de mineral fluorescente que indicaba dónde había un charco de agua hace 10.000 o 20.000 años». Normalmente, para comprender la composición química de una formación rocosa, se extrae una muestra de roca y se lleva al laboratorio. Sin embargo, Sebree y su equipo recopilan los espectros de fluorescencia (que son como una huella dactilar de la composición química) de diferentes superficies utilizando un espectrómetro portátil durante sus expediciones. De esta manera, pueden llevarse la información consigo, pero dejar la cueva intacta.
Anna Van Der Weide, estudiante de pregrado de la universidad, ha acompañado a Sebree en algunas de estas exploraciones. Con la información recopilada durante el trabajo de campo, está creando un inventario de huellas dactilares de fluorescencia, de acceso público, para aportar información adicional al mapa tradicional de la cueva y ofrecer una visión más completa de su historia y formación.
Otros estudiantes de pregrado han contribuido al estudio. Jacqueline Heggen continúa explorando estas cuevas como un entorno simulado para extremófilos astrobiológicos; Jordan Holloway está desarrollando un espectrómetro autónomo para facilitar la medición, e incluso hacerla posible, para futuras misiones extraterrestres. y Celia Langemo estudia biometría para proteger a los exploradores de entornos extremos. Estos tres estudiantes también presentaron sus hallazgos en la primavera de 2025 de la ACS.
En otras ocasiones, para llegar a una zona de interés, los científicos tenían que atravesar espacios de menos de 30 centímetros de ancho durante cientos de metros, a veces perdiendo un zapato (o un pantalón) en el proceso. O bien, tenían que sumergirse hasta las rodillas en el agua helada de la cueva para tomar una medición, con la esperanza de que sus instrumentos no se hundieran accidentalmente.
Pero a pesar de estos obstáculos, las cuevas ya han revelado una gran cantidad de información. En la Cueva del Viento, el equipo descubrió que las aguas ricas en manganeso habían excavado la cueva y producido las calcitas cebra rayadas en su interior, que brillaban rosadas bajo luz negra.
Las calcitas crecieron bajo tierra, alimentadas por el agua rica en manganeso. Sebree cree que cuando estas rocas se fragmentaron, dado que la calcita es más débil que la piedra caliza que también compone la cueva, esta también contribuyó a expandirla. «Es un mecanismo de formación de cuevas muy diferente al que se ha estudiado hasta ahora», afirma.
Y las condiciones únicas de la investigación han proporcionado una experiencia memorable a Van Der Weide. «Fue realmente fascinante ver cómo se puede aplicar la ciencia en el campo y aprender cómo funciona uno en esos entornos», concluye.
En el futuro, Sebree espera confirmar aún más la precisión de la técnica de fluorescencia comparándola con técnicas tradicionales y destructivas.
También quiere investigar el agua de las cuevas que también emite fluorescencia para comprender cómo la vida en la superficie terrestre ha afectado la vida en las profundidades subterráneas y, reconectando con sus raíces astrobiológicas, comprender cómo un agua similar, rica en minerales, podría sustentar la vida en los confines de nuestro sistema solar.
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