Introducción
El barniz del desierto es una pátina oscura, fina como el papel, formada por óxidos de manganeso y hierro aglutinados con arcilla transportada por el viento, que se desarrolla sobre superficies rocosas estables de los desiertos a lo largo de cientos o miles de años. Rara vez es más grueso que un cabello humano, crece más despacio que casi cualquier otra cosa en la Tierra y, durante dos siglos, nadie supo explicar por qué concentra tanto manganeso. En 2021, un equipo de Caltech ofreció la respuesta más sólida hasta la fecha: el barniz es el residuo químico de la vida microbiana aferrada a las superficies más hostiles del desierto. Esos mismos minerales están apareciendo ahora en Marte, y por eso una mancha que podrías raspar con la uña ha acabado en el centro de la búsqueda de vida más allá de la Tierra.
Un pulido negro en las rocas de Bahía, 1832
A finales de febrero de 1832, un naturalista de 23 años llamado Charles Darwin desembarcó en Bahía, en la costa de Brasil. El HMS Beagle llevaba dos meses en el mar. Darwin estaba abrumado por la selva tropical y llenaba su diario de mariposas y raíces enmarañadas, pero en una punta rocosa donde un pequeño arroyo desembocaba en el mar, algo más extraño le llamó la atención. Las rocas eran negras. No del gris de la roca meteorizada, ni cubiertas de líquenes, sino lustrosas, como si alguien las hubiera frotado con grafito.
Había leído sobre aquello. Alexander von Humboldt, el explorador cuyos escritos habían atraído a Darwin hacia la historia natural en un principio, había descrito algo muy parecido tres décadas antes en los grandes ríos de Sudamérica. Lo que Darwin vio en Bahía era el primo pardo y rico en hierro de aquella pátina; la versión de manganeso, negra como el azabache, era la de las cataratas fluviales de Humboldt. Dejó constancia de ambas con la precisión que marcaría el resto de su vida:
«En las cataratas de los grandes ríos Orinoco, Nilo y Congo, las rocas sieníticas están recubiertas por una sustancia negra, como si las hubieran pulido con plombagina. La capa es de una delgadez extrema y, analizada por Berzelius, resultó estar compuesta de óxidos de manganeso y de hierro. En el Orinoco aparece en las rocas que las crecidas bañan periódicamente, y solo en los tramos donde la corriente es rápida; o, como dicen los indios, “las rocas son negras donde las aguas son blancas”».
Charles Darwin, Journal of Researches (publicado más tarde como The Voyage of the Beagle), 1839
Plombagina es un nombre antiguo del grafito. El químico sueco Jöns Jacob Berzelius, uno de los fundadores de la química moderna, había hecho el análisis y había encontrado manganeso y hierro. Eso quedó resuelto en la década de 1830. Lo que no quedó resuelto, ni lo estaría hasta 190 años después, era la pregunta obvia que venía a continuación: ¿cómo había llegado hasta allí? El manganeso no es un elemento común. Algo lo estaba concentrando en la superficie de esas rocas, en una película tan fina que parecía casi inmaterial, y ese algo se negaba a dar explicaciones.
Ese dicho indígena que recogió Darwin, las rocas son negras donde las aguas son blancas, resulta ser una aguda observación de campo. La pátina oscura se concentra justo donde la roca recibe salpicaduras, se moja y se seca una y otra vez. Aguas blancas significa salpicaduras; salpicaduras significa un ciclo de mojado y secado; y ese ciclo, según creemos hoy, es precisamente el ritmo al que la vida aprende a sobrevivir sobre una roca desnuda. Los pueblos que grabaron sus historias en estas superficies habían leído correctamente la roca mucho antes que cualquier químico.
¿Qué es el barniz del desierto y cuán delgado es en realidad?
Detente en cualquier paisaje árido de la Tierra, ya sea el Mojave, el Atacama, el Néguev o los cañones del suroeste de Estados Unidos, y lo verás: paredes rocosas teñidas de tonos que van del pardo al negro azulado, a veces surcadas por cortinas verticales allí donde el agua ha corrido por un acantilado, a veces cubriendo todo un pavimento desértico de guijarros hasta que el suelo parece lacado. Es el barniz del desierto, también llamado barniz de roca. Los dos términos significan lo mismo; «barniz de roca» es el que hoy prefiere la mayoría de los geólogos, porque la pátina no se limita a los desiertos.
Lo primero que sorprende del barniz del desierto es lo poco que hay. Su grosor va desde aproximadamente un micrómetro, la centésima parte del ancho de un cabello humano, hasta unas decenas o, como mucho, unos pocos centenares de micrómetros. Rara vez supera los 200 micrómetros, más o menos el grosor de dos hojas de papel, ni siquiera al cabo de decenas de miles de años. No estás mirando una costra gruesa. Estás mirando una mancha.
Lo segundo que sorprende es de qué está hecho. Aunque lo define su oscuridad, y esa oscuridad procede de los óxidos de manganeso y hierro, el grueso del barniz del desierto no es óxido metálico en absoluto. Es arcilla. Por lo general, más de la mitad de la pátina, a menudo en torno al 70 %, son minerales de la arcilla, con aproximadamente un 30 % de óxidos de manganeso y hierro y, dispersos, más de una docena de elementos traza y tierras raras (Potter & Rossman, Science, 1977). Las proporciones exactas varían de una muestra a otra. La arcilla es sobre todo polvo arrastrado por el viento, adherido a la roca y cementado en su sitio. Dicho de otro modo, el barniz está construido en gran parte con material que no procede de la roca que tiene debajo. Es algo que el desierto ensambla en la superficie a partir de polvo, aire y una cantidad ínfima de metal.
Se forma casi sobre cualquier cosa, siempre que la superficie permanezca quieta. Arenisca, caliza, basalto, granito: el Servicio de Parques Nacionales de Estados Unidos señala que el barniz del desierto «puede formarse sobre cualquier tipo de roca que dé superficies estables». Estabilidad es la palabra clave. Una superficie que se descama, se erosiona o rueda sin cesar nunca acumula barniz, porque la pátina se desgasta tan deprisa como se forma. El barniz más oscuro y maduro se encuentra en rocas que han permanecido intactas durante milenios. Eso es justamente lo que lo hace útil, y justamente lo que lo hace lento.
Hay un detalle más de esa composición que solo pudo verse con microscopía de precisión, y que cambia por completo la imagen que te haces de la pátina. El manganeso y el hierro del barniz del desierto no están repartidos de manera uniforme por toda la capa. Se concentran en las láminas ricas en manganeso y están fijados a la superficie de las propias laminillas de arcilla. La arcilla hace algo más que dar volumen a la película: aporta una enorme superficie sobre la que los óxidos metálicos pueden nuclearse y crecer, y mantiene físicamente unida la estructura a medida que esta se acumula, capa microscópica sobre capa microscópica. Si le quitas el romanticismo al pulido oscuro, lo que queda, en términos mecánicos, es polvo eólico cementado a la roca por óxidos metálicos, con el metal organizado en bandas separadas por unos pocos micrómetros. La descripción de trabajo de los geólogos, que ven el barniz como una especie de fino «microsuelo» de la superficie del desierto, es acertada: es una interfaz viva y moribunda a la vez entre la roca, el polvo, el agua y el aire.
Ese bandeado no es un adorno. Cortado y observado en sección transversal, el barniz maduro muestra capas alternas: bandas más oscuras y ricas en manganeso y otras más claras, más anaranjadas, ricas en hierro y arcilla. Las capas parecen registrar oscilaciones del clima: las láminas más negras, cargadas de manganeso, se forman en los intervalos más húmedos, y las más anaranjadas, en los más secos. A más de un investigador que lo ha examinado al microscopio, el patrón le ha recordado de forma inquietante a un código de barras. Ese código de barras es la base de uno de los métodos de datación que veremos más adelante, y es también un argumento discreto de que el barniz va registrando el entorno que lo rodea a medida que crece, en lugar de acumularse sin más al azar.
¿Cómo empieza a formarse la pátina? La materia prima preferida es el polvo atmosférico. Las partículas finas de arcilla se depositan desde el aire sobre una superficie estable; las escasas ocasiones en que una roca del desierto llega a mojarse (el rocío, la niebla, alguna lluvia esporádica, las salpicaduras de las cataratas de Darwin) movilizan cantidades minúsculas de manganeso y hierro; y, al secarse la superficie, esos metales se oxidan y fijan el polvo en su sitio. Repite esto unos cuantos miles de veces y tendrás barniz. Así se explica por qué la pátina se desarrolla mejor en la parte superior y en las caras de las rocas expuestas al polvo y a una humedad intermitente, por qué es más gruesa donde las superficies llevan más tiempo sin alterarse y por qué aparece incluso en tipos de roca que apenas contienen manganeso propio. El metal, como la arcilla, llega en gran parte de otro lugar. La roca es un sustrato, no una fuente.
Y aunque se le llame barniz del desierto, la pátina no es un fenómeno estrictamente desértico. El barniz de roca se ha documentado en climas templados húmedos, en ambientes fríos e incluso en la Antártida. La aridez lo favorece, la meteorización lenta mantiene estables las superficies y los ciclos de mojado y secado que impulsan su química son muy marcados en los desiertos, pero los ingredientes esenciales son una superficie estable, un aporte de polvo y una humedad intermitente, y eso puede darse lejos de cualquier desierto. Esta es la razón principal por la que los geólogos prefieren cada vez más el término «barniz de roca». «Barniz del desierto» es el nombre más antiguo y evocador, y el que conoce la mayoría de la gente; ambos se refieren a la misma piel fina y oscura sobre la piedra.
El primer plano deja clara otra cosa: el color del barniz depende de su química. El barniz rico en manganeso es el más negro. El rico en hierro tiende al naranja y al pardo rojizo. La proporción entre ambos metales cambia de un lugar a otro, e incluso dentro de un mismo bloque, y esa es una de las razones por las que ha costado tanto caracterizar la pátina: no es una única sustancia que se comporta de una única manera, sino una familia de recubrimientos que varían según el lugar, el clima y el polvo que el viento haya traído.
Dos siglos de teorías enfrentadas
Humboldt fue el primero. Durante su expedición por las regiones equinocciales del Nuevo Mundo, entre 1799 y 1804, reparó en unas pátinas oscuras sobre las rocas de la zona de salpicadura de los rápidos del Orinoco, en la actual Venezuela. Intuyó acertadamente que eran ricas en hierro y manganeso, publicó una descripción en 1812 y por ello se le llama a veces el padre del barniz de roca. No supo decir de dónde procedía el manganeso. Tampoco Berzelius, que confirmó la química. Ni Darwin, que vio esas mismas pátinas en Brasil y relacionó las observaciones.
Durante la mayor parte del siglo siguiente, la cuestión quedó prácticamente olvidada, como una curiosa nota a pie de página de la geología de los desiertos. Cuando los investigadores volvieron por fin a ella, se dividieron en dos bandos, y la discusión entre ambos ha continuado desde entonces, de una forma u otra.
El bando abiótico: solo física y química
Uno de los bandos sostenía que el barniz era un fenómeno puramente físico y químico, sin necesidad de vida. Según esta visión, el manganeso y el hierro se disolvían a partir del polvo y de la roca y luego precipitaban en la superficie mientras la roca se cocía al sol y la humedad se evaporaba. La luz solar realiza aquí un verdadero trabajo químico. Los óxidos de manganeso y de hierro son semiconductores; bajo la luz ultravioleta generan especies reactivas de oxígeno capaces de oxidar el manganeso disuelto y fijarlo a la superficie. Este modelo de fotooxidación cuenta hoy con un respaldo serio (por ejemplo, Xu y sus colegas en Chemical Geology, 2019) y explica por qué al barniz le encanta la roca castigada por el sol y de meteorización lenta.
Una idea afín es el modelo del gel de sílice, u «ópalo negro», desarrollado por Randall Perry y sus colegas a mediados de la década de 2000. En él, la sílice disuelta forma sobre la superficie de la roca un gel que, al endurecerse, atrapa metales, polvo y materia orgánica: una especie de papel matamoscas mineral. El modelo explica con elegancia la arcilla y los elementos traza. Sus críticos, entre ellos el geógrafo Ronald Dorn, replican que los geles de sílice se acumularían en décadas y no en milenios, y que al modelo le cuesta explicar por qué el barniz concentra tanto manganeso, por qué la arcilla domina la pátina y por qué el barniz rico en hierro se forma incluso sobre rocas pobres en hierro.
El bando biótico: hay algo vivo detrás
El otro bando sospechaba de la biología. El razonamiento era en parte intuición química: en la Tierra, los óxidos de manganeso muy concentrados suelen ser una huella de la vida. Los microbios oxidan el manganeso como parte de su metabolismo, y lo hacen mucho más deprisa y de forma mucho más selectiva de lo que suele hacerlo la química por sí sola. Si encuentras manganeso acaparado en una sola capa fina, el primer instinto de un biólogo es buscar al microbio que lo está acaparando.
La primera formulación decisiva de esta postura llegó de la mano de Ronald Dorn y Theodore Oberlander en Science, en 1981, en un artículo cuyo título no dejaba lugar a dudas: «Microbial origin of desert varnish». Sostenían que las bacterias oxidantes del manganeso eran las responsables de concentrar el metal. Fue entonces cuando empezaron a circular las cifras de enriquecimiento hoy famosas. El manganeso constituye solo alrededor del 0,12 % en peso de la corteza terrestre: es escaso. Sin embargo, en el barniz negro del desierto está entre 50 y 60 veces más concentrado que en el suelo subyacente. Un grado de enriquecimiento así es difícil de despachar como un accidente químico.
Conviene hacer una advertencia sobre esas cifras, porque se tergiversan una y otra vez. La cifra de «50 a 60 veces» se mide respecto al suelo circundante. Cuando la comparación se hace, en cambio, con la corteza continental superior, una referencia distinta y más amplia, el enriquecimiento se acerca más a 100 veces, con estimaciones publicadas que van aproximadamente de 40 a 200 veces. Ambas cifras son correctas; simplemente responden a preguntas distintas. Cada vez que veas un factor de enriquecimiento en manganeso para el barniz del desierto, lo primero que debes preguntarte es: ¿enriquecido respecto a qué? Confundir las dos referencias es el error más común en los relatos divulgativos sobre esta pátina.
Durante cuarenta años, el bando biótico tuvo sólidos indicios circunstanciales y ningún mecanismo. Podían mostrar microbios que vivían dentro del barniz y sobre él. Podían mostrar que el manganeso estaba concentrado de la manera en que la vida concentra las cosas. Lo que no podían mostrar era la razón fisiológica concreta por la que una célula viva se molestaría en amontonar manganeso sobre una roca. Los escépticos tenían una réplica razonable: los microbios viven en todas las superficies del planeta, así que encontrarlos en el barniz solo demuestra que el barniz es una superficie, no que los microbios lo hayan construido. La correlación era real. Faltaba la causalidad.
El punto muerto tenía una forma concreta, y vale la pena ponerle nombre porque es un problema recurrente en geobiología. Los microbios oxidantes del manganeso son fáciles de encontrar casi en cualquier lugar donde haya manganeso y oxígeno; su mera presencia en una roca barnizada no sorprende y demuestra poco. Para dejar zanjado un origen biológico hay que demostrar no solo que los microbios están presentes, sino que existe una razón arraigada en su fisiología para que impulsen la química concreta que se observa; en este caso, la acumulación implacable, y en un solo sentido, de manganeso en una fina película superficial. Sin ese «porqué», el bando abiótico siempre podía argumentar que los microbios eran simples pasajeros de una pátina que la luz solar y la evaporación estaban construyendo de todos modos. Los dos bandos podían examinar la misma roca, el mismo manganeso y las mismas bacterias y marcharse con conclusiones opuestas, porque la prueba decisiva, un motivo metabólico, sencillamente no estaba sobre la mesa. Ese es el vacío que el trabajo de 2021 se propuso llenar.
El gran avance de 2021: el barniz como residuo de la vida
El mecanismo que faltaba llegó en junio de 2021, en Proceedings of the National Academy of Sciences, de la mano de un equipo dirigido por Usha Lingappa, entonces geobióloga en Caltech, que trabajaba con el grupo de Woodward Fischer y con colaboradores de varias instituciones. El artículo lleva un título deliberadamente árido, «An ecophysiological explanation for manganese enrichment in rock varnish», y debajo de él una afirmación verdaderamente radical. El barniz, sostenían, no es algo que los microbios construyan a propósito. Es lo que dejan tras de sí.
El equipo de Lingappa reunió 49 muestras de barniz y secuenció el ADN de las comunidades microbianas que vivían en ellas. Un organismo destacaba sobre todos los demás: una cianobacteria del género Chroococcidiopsis. Las secuencias de su familia aparecieron en 48 de las 49 muestras y supusieron el 25,9 %, más o menos una cuarta parte, de todas las lecturas genéticas recuperadas del barniz. Una sola variante de este organismo representaba por sí sola el 8 % de las lecturas, y estaba completamente ausente del suelo circundante. Fuera lo que fuera lo que viviera además en el barniz, esta cianobacteria era el habitante dominante y característico de la propia pátina.
Chroococcidiopsis es uno de los organismos más resistentes que se conocen. Soporta sin inmutarse la desecación, la salinidad y dosis de radiación ultravioleta y de rayos X que esterilizarían a la mayoría de los seres vivos. Es una de las favoritas de los astrobiólogos precisamente porque puede sobrevivir en condiciones próximas a las de la superficie marciana. Y se gana la vida mediante la fotosíntesis, lo que, sobre una roca desnuda del desierto y a pleno sol, es una forma peligrosa de vivir.
El argumento gira en torno a un único problema fisiológico. La fotosíntesis bajo una luz solar intensa genera un aluvión de especies reactivas de oxígeno (el superóxido y sus parientes) que destrozan las células desde dentro. Un microbio aferrado a una pared rocosa expuesta del desierto se enfrenta sin tregua a este asalto oxidativo. El equipo descubrió que la Chroococcidiopsis en cuestión, como otras cianobacterias que analizaron, acumula cantidades extraordinarias de manganeso dentro de sus células; en sus propias palabras, «un contenido de manganeso más de dos órdenes de magnitud superior al de otras células», es decir, más de cien veces mayor. En una concentración suficientemente alta, el manganeso es un potente antioxidante. Las células lo almacenaban como armadura química contra el daño oxidativo que supone hacer la fotosíntesis bajo el sol del desierto.
La elección del manganeso como armadura no es arbitraria, y eso es parte de lo que hace convincente el modelo. La mayoría de los seres vivos se defienden del oxígeno reactivo con enzimas, como la superóxido dismutasa y la catalasa, que llevan metales en su centro y requieren un aporte constante de recursos para fabricarlas y mantenerlas. Pero existe una alternativa más antigua, más tosca y notablemente robusta. Los iones de manganeso en altas concentraciones, a menudo emparejados con pequeños metabolitos, pueden neutralizar el superóxido directamente, sin enzima alguna. Este sistema antioxidante de manganeso no enzimático es justo el tipo de defensa que cabría esperar que se viera favorecido en un organismo que vive al límite de la supervivencia, donde construir y reparar una delicada maquinaria proteica es un lujo. Para una cianobacteria que se cuece sobre una roca, acaparar manganeso, barato y abundante, como escudo químico es una estrategia sensata. El comentario que acompañaba al artículo en la misma revista subrayaba hasta qué punto puede llegar ese acaparamiento: algunas cianobacterias acumulan manganeso hasta alcanzar concentraciones internas cuatro órdenes de magnitud superiores a las de su entorno. Una célula que hace esto y luego muere deja un rastro rico en manganeso sobre la roca. Multiplícalo por incontables generaciones a lo largo de miles de años y tendrás un barniz.
Y cuando esas células mueren y se descomponen, el manganeso que acapararon queda sobre la roca, donde se oxida y forma la pátina mineral oscura que llevamos contemplando desde Humboldt. El barniz no es una estructura. Es un cementerio: el residuo mineral acumulado de generación tras generación de microbios que se cargaron de manganeso para sobrevivir y que después murieron y se lo cedieron a la piedra. Como lo expresó Lingappa:
«Comprender que el barniz es el residuo de una vida que usa el manganeso para prosperar en el desierto ilustra que, incluso en los entornos más desolados, la huella de la vida está omnipresente en el paisaje».
Usha Lingappa, Caltech, 2021
Para defender su tesis, el equipo fue mucho más allá del ADN. Cartografió el manganeso dentro de células individuales mediante espectroscopía de rayos X en el Stanford Synchrotron Radiation Lightsource y recurrió a técnicas como la NanoSIMS y la resonancia paramagnética electrónica para confirmar que el metal estaba realmente concentrado en el interior de las células, y en la forma química que exigía su modelo. Es un trabajo minucioso, realizado con múltiples instrumentos, y aporta lo único que le había faltado al bando biótico durante cuatro décadas: una razón fisiológica concreta para que una célula viva acumule manganeso sobre una roca.
Por qué es la explicación principal y no un caso cerrado
Conviene ser preciso sobre el estado de la cuestión, porque la divulgación tiende a dar el misterio por «resuelto». El modelo de 2021 es la explicación más sólida y mejor respaldada de que disponemos, y resuelve con elegancia varias cosas que a los modelos abióticos les cuesta explicar. Pero es la hipótesis principal, no un consenso establecido.
Los modelos de fotooxidación y del gel de sílice no han desaparecido, y hay preguntas reales que la explicación biológica aún debe responder por completo; sobre todo, cómo una pátina que es en un 70 % arcilla y solo en un 30 % óxido metálico puede ser, ante todo, producto del acaparamiento microbiano de manganeso, y cómo encaja su lentísimo ritmo de crecimiento con la explicación metabólica. Muchos investigadores se inclinan hoy por un modelo poligenético, en el que contribuyen tanto la biología como la química abiótica, en proporciones que probablemente varían de un desierto a otro. El geobiólogo Kenneth Nealson planteó la cuestión pendiente con una bonita circularidad: ¿están ahí los microbios porque el barniz es un buen lugar para vivir, o está ahí el barniz porque lo hicieron los microbios? El artículo de 2021 inclina con fuerza la respuesta hacia lo segundo. No llega a cerrar del todo el círculo.
El barniz del desierto y los petroglifos: el lienzo más antiguo de la humanidad
Mucho antes de que nadie discutiera sobre el manganeso, la gente ya había encontrado un uso para el barniz del desierto. La pátina es oscura; la roca que hay debajo suele ser mucho más clara. Si atraviesas el barniz a golpes, dejas al descubierto la piedra pálida de debajo, y el contraste se lee como tinta sobre una página. Durante miles de años, en todos los desiertos barnizados de la Tierra, los seres humanos han aprovechado ese contraste para crear imágenes. La técnica tiene incluso nombre: los petroglifos son imágenes picadas, desgastadas por abrasión o rayadas a través de la superficie oscura de una roca para dejar a la vista su interior, más claro.
En ningún lugar se ve esto con más claridad que en Newspaper Rock, en el condado de San Juan (Utah), junto a la carretera panorámica que se adentra en la región de Bears Ears. Una sola pared vertical de arenisca Wingate, cubierta de barniz oscuro, alberga más de 650 petroglifos en un único panel de unos 200 pies cuadrados, una de las concentraciones de arte rupestre más densas del suroeste de Estados Unidos. Su nombre navajo es Tse’ Hone’, «la roca que cuenta una historia».
Las imágenes de Newspaper Rock no se hicieron de una sola vez. Gentes de las culturas arcaica, Basketmaker, Fremont y pueblo ancestral grabaron aquí desde aproximadamente el comienzo de nuestra era hasta alrededor del 1300 d. C., con añadidos posteriores de los pueblos ute y navajo y, finalmente, de colonos angloamericanos. El panel es un palimpsesto escrito a lo largo de dos mil años, y el propio soporte registra el tiempo: allí donde un petroglifo es lo bastante antiguo, el barniz del desierto ha empezado a extenderse de nuevo sobre la roca expuesta y oscurece poco a poco la imagen. Sin saberlo, los artistas dibujaban sobre el reloj más lento del desierto.
Y no se trataba de un truco local. La misma intuición, que la piel oscura de una roca puede retirarse para crear una imagen clara y permanente, la tuvieron de forma independiente pueblos de todas las regiones áridas del mundo. El basalto y la arenisca barnizados conservan petroglifos en la sierra de Coso y en toda la Gran Cuenca del oeste de Estados Unidos, en los desiertos de Arizona y Nuevo México, en el desierto de Sonora, en el norte de México, en el Sahara y la península arábiga, y en los desiertos de Australia. Allí donde la roca estable lucía un manto de barniz, alguien acabó por darse cuenta de para qué servía. La pátina es uno de los soportes naturales que la humanidad ha aprovechado de forma más amplia e independiente: una página oscura que las zonas más secas del planeta ofrecieron en silencio y sobre la que gentes de varios continentes aprendieron a escribir sin llegar nunca a comparar notas.
¿Se puede datar un petroglifo por su barniz?
Ese nuevo oscurecimiento abre una posibilidad tentadora. Si el barniz vuelve a crecer a un ritmo constante, la cantidad de barniz que se ha regenerado dentro de un petroglifo debería decirte cuánto tiempo hace que se grabó. Sobre esta misma idea se han construido varios métodos, y vale la pena entenderlos, incluidas sus serias limitaciones.
La datación por razón catiónica la propuso Ronald Dorn a principios de los años ochenta. La idea: ciertos elementos móviles (el potasio y el calcio) se lixivian del barniz con el tiempo en relación con un elemento estable (el titanio), de modo que la razón entre potasio más calcio y titanio disminuye a medida que la pátina envejece. Si se calibra ese descenso con superficies de edad conocida, en principio se puede datar una de edad desconocida. Dorn y David Whitley la aplicaron a petroglifos en un artículo de 1983 en Nature, «Cation-ratio dating of petroglyphs from the Western Great Basin, North America», en el que tomaron como caso de prueba el arte rupestre de la sierra de Coso, en California.
La datación por microlaminación del barniz (VML) sigue otro enfoque. Cortado en sección transversal, el barniz maduro revela finas capas (bandas oscuras ricas en manganeso y otras más claras y anaranjadas) que parecen seguir la sucesión de fases climáticas húmedas y secas a lo largo del tiempo. El patrón de capas funciona como un código de barras que puede cotejarse con una secuencia climática regional, un método desarrollado por Tanzhuo Liu y sus colegas. La datación por perfil de plomo, una tercera técnica, lee el perfil del plomo en profundidad dentro de la pátina y aprovecha en parte el pico de plomo atmosférico de la era de la gasolina con plomo como marcador temporal cercano a la superficie.
Ahora viene la salvedad, y es grande. La datación del barniz es objeto de una auténtica controversia. El ritmo de crecimiento no es constante (Liu y Broecker comprobaron que varía enormemente), y la pátina es uno de los depósitos sedimentarios de acumulación más lenta de la Tierra. La química no siempre es estable; los cationes pueden desplazarse de maneras que desbaratan la premisa de la razón catiónica. En un incisivo artículo de 1994 en Quaternary Research, cuyo título afirmaba sin rodeos que los métodos «no son comparables ni sistemáticamente fiables», Paul Bierman y Alan Gillespie no hallaron ninguna relación coherente entre la química del barniz y la edad, y un estudio de 1998 publicado en Science por Warren Beck y sus colegas encontró ambigüedades similares en la datación del barniz por radiocarbono. El resumen justo es este: las edades obtenidas a partir del barniz deben tratarse como edades relativas o mínimas, no como fechas de calendario precisas, y el más fiable de los métodos (la VML) es correlativo: te dice el orden de los acontecimientos y los vincula a un registro climático, no un año exacto. Cuando leas que un petroglifo tiene «X mil años» solo a partir del barniz, toma la cifra como una estimación cuidadosa, no como una medición.
Lo que estaba en juego en esta discusión ha sido, en ocasiones, mucho. La datación por razón catiónica, en particular, arrojó en los años ochenta y principios de los noventa edades asombrosamente antiguas para el arte rupestre y las herramientas de piedra de Norteamérica, edades que, de ser correctas, habrían cambiado la historia de cuándo y cómo se extendieron los seres humanos por el continente. Es justo el tipo de afirmación extraordinaria que exige un escrutinio extraordinario, y lo tuvo. Cuando equipos independientes no lograron reproducir de forma fiable las razones catiónicas, o descubrieron que la química del barniz no se comportaba con la limpieza que suponía el método, la confianza en las edades absolutas de la técnica se vino abajo. Hoy el episodio es una especie de cuento con moraleja en geocronología sobre lo que supone construir un reloj a partir de un proceso que todavía no se entiende del todo. Cabe destacar que incluso Ronald Dorn, principal artífice del método, cuestionó públicamente la fiabilidad de la datación por razón catiónica tal como se había aplicado a problemas de gran trascendencia, entre ellos la datación geológica en torno al depósito de residuos nucleares propuesto en Yucca Mountain.
Hay una ironía más profunda en la que vale la pena detenerse. Si el modelo biológico de 2021 es correcto, el barniz no se deposita en absoluto mediante una reacción química limpia y regular como un reloj, sino que es el residuo desordenado y episódico de una vida que responde al clima, a la sequía y a los azares de dónde prosperan el polvo y los microbios. Es algo precioso de descubrir sobre la pátina, y un problema para quien espere leerla como un calendario preciso. Un proceso vivo es justo el tipo de cosa que se resiste a convertirse en metrónomo. La misma biología que hace del barniz del desierto algo profundo es parte de lo que lo convierte en un reloj traicionero. La datación por microlaminación sortea en parte este problema al leer el barniz como un indicador climático y no como una acumulación constante, cotejando su código de barras de capas húmedas y secas con una secuencia regional, y por eso ha resistido mejor que los enfoques basados en razones químicas. Pero incluso la VML proporciona edades relativas a un marco climático, no años absolutos grabados en la piedra.
Nada de esto resta valor al arte rupestre en sí. El contraste que hizo posibles los intentos de datación es el mismo que, para empezar, hizo posibles las imágenes: una fina capa de residuo microbiano, oscura sobre la piedra pálida, convertida en superficie de escritura por gentes que conocían íntimamente su paisaje. El barniz del desierto es, en un sentido muy real, el lienzo de uso continuado más antiguo de la historia humana.
El barniz del desierto y Marte: por qué una pátina rocosa importa más allá de la Tierra
Una mancha que puedes raspar con la uña se ha convertido en una pregunta sobre el universo. Si en la Tierra los óxidos de manganeso concentrados son, como sugiere con fuerza el trabajo de 2021, una huella química de la vida, ¿qué significa encontrar óxidos de manganeso en Marte? Aquí hay dos historias marcianas distintas, y mantenerlas separadas importa muchísimo, porque se encuentran en grados de certeza muy diferentes.
Curiosity en el cráter Gale: manganeso real, un auténtico enigma
En 2016, Nina Lanza y sus colegas dieron a conocer algo sorprendente en Geophysical Research Letters. Con su instrumento láser ChemCam, el rover Curiosity de la NASA había encontrado en la región de Kimberley, en el cráter Gale, vetas minerales que rellenaban fracturas de la arenisca y eran extraordinariamente ricas en manganeso: más de un 25 % en peso de óxido de manganeso, con mediciones puntuales que llegaban a rondar el 35 %. En la Tierra, una concentración de óxido de manganeso así no es algo que la química por sí sola produzca con facilidad. Por lo general requiere abundante oxígeno libre, o microbios, o ambas cosas.
Eso es lo que dio importancia al hallazgo. El equipo lo interpretó como una prueba de que el Marte antiguo tuvo en su día mucho más oxígeno en la atmósfera y en las aguas subterráneas que hoy: un pasado más húmedo y más parecido al de la Tierra. Lanza fue prudente con la vertiente biológica, que calificó de poco plausible, pero no ocultó lo extraña que era la química:
«Las únicas formas que conocemos en la Tierra de producir estos materiales de manganeso implican oxígeno atmosférico o microbios. Ahora estamos viendo óxidos de manganeso en Marte y nos preguntamos: ¿cómo diablos han podido formarse?».
Nina Lanza, Los Alamos National Laboratory, 2016
La señal no se limita a un único lugar. El rover Opportunity de la NASA, que trabajaba a miles de millas de distancia, en Meridiani Planum, encontró de forma independiente depósitos ricos en manganeso, lo que sugiere que las condiciones que concentran este metal estaban extendidas en el Marte primitivo y no eran una rareza local del cráter Gale. Para dejar claro lo que el hallazgo es y lo que no es: se trata de una prueba sólida de que en el pasado remoto de Marte hubo condiciones ricas en oxígeno, y de un auténtico enigma geoquímico. No es una prueba de vida marciana. El oxígeno atmosférico libre puede oxidar el manganeso sin que intervenga la biología, y en el Marte primitivo había vías abióticas plausibles para producirlo. El manganeso es real y está bien medido. La interpretación se queda muy lejos de la biología.
Perseverance en el cráter Jezero: los «recubrimientos morados»
La segunda historia es más reciente, más extraña y mucho más incierta, y es la que, con más entusiasmo que rigor, se etiqueta erróneamente como «barniz del desierto en Marte». Desde que aterrizó en el cráter Jezero en 2021, el rover Perseverance de la NASA ha encontrado algo que su equipo no esperaba: un recubrimiento de tono morado, omnipresente en las rocas de todo el fondo del cráter. Ann Ollila y Nina Lanza, de Los Álamos, presentaron estos recubrimientos en la reunión de la Unión Geofísica Americana de 2021 y de nuevo en la Unión Europea de Geociencias en 2023, a partir de los instrumentos SuperCam y Mastcam-Z del Perseverance.
A la vista, los recubrimientos recuerdan al barniz del desierto, y ese parecido es lo que desató la comparación. Pero la química es diferente en un aspecto que importa. Los recubrimientos morados de Jezero están enriquecidos en hidrógeno, óxidos de hierro y sulfatos y, lo que es crucial, no son ricos en manganeso. Se asientan sobre rocas que parecen haberse formado a partir de magma en enfriamiento, no de sedimentos lacustres. Tanto el hidrógeno como el hierro indican que en algún momento intervino el agua, lo cual es interesante por sí mismo. Pero el único rasgo que convierte el barniz del desierto terrestre en una posible biofirma, el manganeso concentrado, es precisamente el que les falta a estos recubrimientos marcianos.
La propia Lanza trazó la línea con claridad, aunque dejó la puerta abierta, como hace todo buen científico:
«Los recubrimientos recién descubiertos en Jezero no tienen el manganeso necesario para considerarse un barniz, pero eso no significa que no puedan estar asociados a vida microbiana antigua… ¿Quién sabe lo que hacen los microbios marcianos?».
Nina Lanza, Los Alamos National Laboratory, sobre los recubrimientos de Perseverance
Así que el planteamiento honesto es este. Los recubrimientos morados de Jezero son un fenómeno sin confirmar: no se ha demostrado que sean barniz, no son ricos en manganeso y, rotundamente, no son una prueba de vida. Lo que sí son es un motivo para buscar con más empeño. Perseverance está almacenando muestras de roca para un futuro retorno a la Tierra, y recubrimientos como estos, películas finas que podrían registrar la historia química tardía de la superficie marciana y que en la Tierra asociamos hoy con la supervivencia microbiana, son exactamente el tipo de cosa que vale la pena traer a casa, a un laboratorio. La historia del barniz del desierto ha entregado a los científicos que estudian Marte una hipótesis y una advertencia a la vez: el manganeso podría significar vida; la ausencia de manganeso significa que esto no es eso; sigue buscando de todos modos.
El negro donde las aguas son blancas
En 1832, de pie en una punta rocosa de Bahía, Darwin anotó un dicho que conocía de segunda mano: las rocas son negras donde las aguas son blancas. No sabía que estaba describiendo el residuo de la vida. Tampoco lo sabía Humboldt, que lo vio primero, ni Berzelius, que sopesó su química. La pátina guardó su secreto durante casi dos siglos de observadores minuciosos que podían medir exactamente de qué estaba hecha, y ninguno de ellos supo decir por qué.
Hoy podemos decir más. La película negra de la zona de salpicadura es, muy probablemente, lo que queda de microbios que se blindaron con manganeso para sobrevivir a la fotosíntesis en un lugar que debería haberlos matado: generaciones de la vida más resistente de la Tierra, que morían y depositaban su metal sobre la piedra. Los antiguos artistas convirtieron ese residuo en un lienzo. Y unos robots situados a cien millones de millas raspan ahora películas moradas en la roca marciana y se hacen la pregunta que el desierto nos enseñó a plantear: cuando la superficie se oscurece, ¿hay algo vivo detrás? Las aguas son blancas donde la corriente es rápida. Las rocas son negras donde la vida resistió.
Preguntas frecuentes sobre el barniz del desierto
¿Qué es el barniz del desierto?
El barniz del desierto es una pátina fina y oscura de óxidos de manganeso y hierro mezclados con minerales de la arcilla traídos por el viento, que se forma sobre superficies rocosas estables en ambientes áridos y semiáridos. Su grosor suele ir de apenas un micrómetro a unos pocos centenares de micrómetros, menos que una hoja de papel, y normalmente predomina la arcilla (a menudo en torno al 70 %), con aproximadamente un 30 % de óxidos metálicos, aunque las proporciones varían. También se le llama barniz de roca, el término que prefiere la mayoría de los geólogos porque también aparece fuera de los desiertos propiamente dichos.
¿Cuánto tarda en formarse el barniz del desierto?
Muy despacio. Los ritmos de crecimiento medidos van aproximadamente de 1 a 40 micrómetros cada 1.000 años, y las pátinas maduras rara vez superan los 200 micrómetros, ni siquiera al cabo de decenas de miles de años. Eso convierte al barniz del desierto en uno de los depósitos sedimentarios de acumulación más lenta que se conocen en la Tierra (Liu & Broecker, Geology, 2000). Como el ritmo de crecimiento varía según el clima y el lugar, el grosor del barniz solo da una idea aproximada y relativa de la edad de una superficie.
¿Está vivo el barniz del desierto?
El barniz en sí no está vivo: es una pátina mineral. Pero la explicación principal, publicada en PNAS en 2021 por Usha Lingappa y sus colegas de Caltech, es que la pátina es el residuo de la vida: se forma a partir del manganeso que unas cianobacterias resistentes a la desecación (principalmente Chroococcidiopsis) acumulan dentro de sus células como protección antioxidante y que dejan sobre la roca al morir. Los modelos químicos abióticos siguen en pie como alternativas o como factores que contribuyen, así que se trata de la hipótesis actual más sólida y no de un hecho establecido.
¿Por qué se grababan petroglifos en el barniz del desierto?
Por el contraste. El barniz del desierto es oscuro, mientras que la roca que hay debajo suele ser mucho más clara. Al picar o rayar el barniz, los antiguos artistas dejaban al descubierto la piedra pálida subyacente y creaban imágenes de gran contraste. Lugares como Newspaper Rock, en Utah, reúnen cientos de petroglifos hechos así a lo largo de unos 2.000 años.
¿Por qué es importante el barniz del desierto para Marte?
En la Tierra, los óxidos de manganeso muy concentrados suelen ser señal de vida o de abundante oxígeno libre. En 2016, el rover Curiosity de la NASA encontró en el cráter Gale vetas ricas en óxido de manganeso (más del 25 % en peso de MnO), interpretadas como prueba de una antigua atmósfera marciana rica en oxígeno, aunque no de vida. Por otro lado, el rover Perseverance ha encontrado en el cráter Jezero recubrimientos morados que se parecen superficialmente al barniz, pero que contienen hidrógeno y óxidos de hierro, no manganeso, y no se consideran barniz ni prueba de vida. El barniz del desierto ofrece a los científicos un marco para interpretar este tipo de recubrimientos marcianos.
¿Sirve el barniz del desierto para datar con precisión las superficies rocosas?
Solo de forma aproximada, y los métodos son objeto de controversia. Se han desarrollado técnicas como la datación por razón catiónica, la microlaminación del barniz (VML) y la datación por perfil de plomo, pero el barniz crece a ritmos variables y su química puede ser inestable. Varias críticas publicadas en revistas con revisión por pares (por ejemplo, Bierman & Gillespie, 1994) concluyeron que la datación por razón catiónica no es fiable, y las edades obtenidas a partir del barniz deben tratarse como edades relativas o mínimas, no como fechas de calendario precisas.
