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El rover
Curiosity de la NASA ha encontrado sedimentos en Marte asociados a un
lago de agua líquida de hace 3.500 millones de años. Sin embargo, la
ausencia de carbonatos indica que la atmósfera marciana primitiva tenía
unos niveles de CO2 tan bajos que el agua debería estar congelada. Los científicos buscan ahora posibles explicaciones a este misterio.
CSIC
Las concentraciones de CO2 en la atmósfera primitiva de Marte, hace 3.500 millones de años, eran demasiado bajas para que, en zonas como el cráter Gale, en el ecuador del planeta rojo, se depositaran sedimentos como los encontrados por el rover Curiosity de la NASA.
Así lo revela esta semana en la revista PNAS un equipo de investigadores de la NASA, junto al investigador Alberto Fairén del Centro de Astrobiología (mixto del CSIC y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial).
El terreno que está analizando Curiosity desde 2012 está compuesto fundamentalmente por secuencias sedimentarias depositadas en el fondo de un antiguo lago, que contienen minerales como arcillas o sulfatos, lo que indica que la superficie primitiva estuvo en contacto con agua líquida.
Pero el agua en ese estado requiere de una temperatura superficial proporcionada por un mínimo de CO2 en la atmósfera, y esto no parece que se cumpliera en los comienzos de Marte, según los datos del rover. Curiosity no ha encontrado carbonatos, lo que confirma los estudios de todas las sondas anteriores: los carbonatos son muy escasos en la superficie de Marte y, por tanto, el contenido de CO2 en la atmósfera era muy bajo.
En concreto, el análisis directo de muestras sobre la superficie marciana llevado a cabo por los investigadores demuestra que el nivel de CO2 en la atmósfera en el momento en que se depositaron los sedimentos de Gale era entre 10 y 100 veces inferior al mínimo requerido para que la temperatura en superficie estuviera por encima del punto de congelación del agua líquida.
En la Tierra, los depósitos de carbonatos se forman en el fondo de los lagos y los mares al interaccionar el CO2 de la atmósfera con el agua líquida. El dióxido de carbono es un gas capaz de generar un potente efecto invernadero y, por lo tanto, de calentar el planeta.
Sin respuesta al problema
Para resolver esta contradicción los autores apuntan, de momento, dos posibles explicaciones: “Una es que todavía no hayamos desarrollado los modelos climáticos adecuados para explicar las condiciones ambientales de Marte al principio de su historia –dice Fairén–. En este caso, tenemos que continuar refinando nuestros modelos atmosféricos, porque es posible que se nos esté escapando algún factor importante que hubiera podido permitir temperaturas más altas en Marte a pesar de la baja concentración de CO2”.
Según los científicos, la imagen que mejor describiría Gale en los inicios de Marte sería ese lago glaciar, rodeado por enormes masas de hielo, que estaría parcial o estacionalmente helado. El entorno sería similar al Ártico canadiense o a Groenlandia hoy en día.
Además, aunque dominara el hielo, también pudo haber agua líquida en abundancia. La formación de arcillas y sulfatos se habría dado en lugares y momentos específicos, estacionalmente o en lagos de agua líquida cubiertos por una capa de hielo.
Así lo revela esta semana en la revista PNAS un equipo de investigadores de la NASA, junto al investigador Alberto Fairén del Centro de Astrobiología (mixto del CSIC y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial).
Los datos sedimentarios de Curiosity apuntan a la formación de un lago bajo un clima no muy frío hace 3.500 millones de años, pero la concentración de CO2 lo pone en cuestión
El terreno que está analizando Curiosity desde 2012 está compuesto fundamentalmente por secuencias sedimentarias depositadas en el fondo de un antiguo lago, que contienen minerales como arcillas o sulfatos, lo que indica que la superficie primitiva estuvo en contacto con agua líquida.
Pero el agua en ese estado requiere de una temperatura superficial proporcionada por un mínimo de CO2 en la atmósfera, y esto no parece que se cumpliera en los comienzos de Marte, según los datos del rover. Curiosity no ha encontrado carbonatos, lo que confirma los estudios de todas las sondas anteriores: los carbonatos son muy escasos en la superficie de Marte y, por tanto, el contenido de CO2 en la atmósfera era muy bajo.
En concreto, el análisis directo de muestras sobre la superficie marciana llevado a cabo por los investigadores demuestra que el nivel de CO2 en la atmósfera en el momento en que se depositaron los sedimentos de Gale era entre 10 y 100 veces inferior al mínimo requerido para que la temperatura en superficie estuviera por encima del punto de congelación del agua líquida.
En la Tierra, los depósitos de carbonatos se forman en el fondo de los lagos y los mares al interaccionar el CO2 de la atmósfera con el agua líquida. El dióxido de carbono es un gas capaz de generar un potente efecto invernadero y, por lo tanto, de calentar el planeta.
Sin respuesta al problema
“No tenemos una respuesta definitiva a este problema”, reconoce Fairén a Sinc. “Por un lado, los datos geomorfológicos y sedimentarios de Curiosity apuntan a la formación de un lago bajo un clima no muy frío hace 3.500 millones de años; pero por otro, la concentración de CO2 en esos mismos sedimentos revela una atmósfera demasiado tenue como para generar un efecto invernadero suficiente como mantener ese clima no frío”.
La imagen que mejor describiría Gale en los inicios de Marte sería ese lago glaciar
Para resolver esta contradicción los autores apuntan, de momento, dos posibles explicaciones: “Una es que todavía no hayamos desarrollado los modelos climáticos adecuados para explicar las condiciones ambientales de Marte al principio de su historia –dice Fairén–. En este caso, tenemos que continuar refinando nuestros modelos atmosféricos, porque es posible que se nos esté escapando algún factor importante que hubiera podido permitir temperaturas más altas en Marte a pesar de la baja concentración de CO2”.
“La segunda opción, más razonable –subraya–, es que las secuencias sedimentarias de Gale se formaran en realidad en un clima muy frío. La alternativa de que fuera un lago glaciar, como ya hemos apuntado en estudios anteriores, está siendo considerada seriamente. Seguiremos atentos para intentar identificar huellas de procesos glaciares y periglaciares a lo largo del trayecto de Curiosity”.
Según los científicos, la imagen que mejor describiría Gale en los inicios de Marte sería ese lago glaciar, rodeado por enormes masas de hielo, que estaría parcial o estacionalmente helado. El entorno sería similar al Ártico canadiense o a Groenlandia hoy en día.
Además, aunque dominara el hielo, también pudo haber agua líquida en abundancia. La formación de arcillas y sulfatos se habría dado en lugares y momentos específicos, estacionalmente o en lagos de agua líquida cubiertos por una capa de hielo.
"Este trabajo plantea una contradicción que nace de los datos de Curiosity y que deberemos responder con más investigaciones en el futuro", señala Fairén, que concluye: "Por eso precisamente es un gran avance: la ciencia es una serie de preguntas, no un catálogo de respuestas".
CSIC
Existen diversos instrumentos, desde telescopios gigantes para
escrutar el cosmos hasta robots para explorar la superficie de otros
mundos, con los que se buscan señales de vida fuera de la Tierra. Hasta
ahora, nada de ello ha servido para obtener pruebas definitivas de la
existencia de vida más allá de la Tierra. Ahora, unos científicos han
desarrollado una nueva herramienta que puede buscar señales de vida con
una sensibilidad 10.000 veces mayor que la alcanzada por los
instrumentos transportados en viajes espaciales anteriores.
Una zona de la superficie de Marte. (Foto: NASA/JPL/Cornell)
Una vía para encontrar vida en otros planetas (o lunas) consiste en
la búsqueda de señales de la existencia de aminoácidos, sustancias
orgánicas que son esenciales para la vida en la Tierra. Pero buscar
estas moléculas en la superficie de Marte o en las de otros astros ha
resultado ser un gran reto. El robot Curiosity, que explora la
superficie de Marte desde 2012, intentó conseguir esto, pero los
experimentos de a bordo para identificar sustancias orgánicas en
muestras marcianas se vieron complicados por reacciones con otros
materiales en las mismas muestras. Así que Peter A. Willis, Jessica
Creamer y Maria F. Mora, del Laboratorio de Propulsión a Chorro, en
Pasadena, California, EE.UU., decidieron resolver el problema planteado
con esta limitación.
Estos investigadores crearon métodos basados en electroforesis
capilar para procesar muestras de tierra o hielo y detectar hasta 17
aminoácidos diferentes de forma simultánea. Este grupo concreto de
aminoácidos puede encontrarse en grandes cantidades en muestras
biológicas y en muestras no biológicas, pero si sigue ciertos patrones
puede ser un indicador de vida. Los investigadores validaron su método
analizando muestras procedentes del Lago Mono de California, una masa de
agua extremadamente salada, comparable en bastantes aspectos a las
masas de agua salada que, al parecer, existen en Marte y en algunas
lunas de otros planetas de nuestro sistema solar. Los nuevos métodos
detectaron los aminoácidos con una sensibilidad 10.000 veces superior a
la conseguida con enfoques analíticos anteriores, e identificaron tres
biofirmas distintas delatadoras de la presencia de vida.
NCYT
Unos científicos se han valido del robot Curiosity de la NASA, que
explora la superficie de Marte desde 2012, para examinar bloques de roca
cruzados por estrías poco profundas que probablemente se originaron
como grietas en barro seco.
La red de pequeños polígonos en la
superficie rocosa marciana cerca del borde derecho de esta imagen pudo
originarse como grietas en barro seco hace más de 3.000 millones de
años. (Foto: NASA/JPL-Caltech/MSSS)
Si se confirma la hipótesis del barro marciano seco propuesta por el
equipo que ha hecho el hallazgo, encabezado por Nathan Stein, del
Instituto Tecnológico de California (Caltech) en la ciudad
estadounidense de Pasadena, estaríamos ante las primeras grietas de
fango (técnicamente llamadas grietas de desecación) identificadas de
modo claro por la misión del Curiosity. Serían la prueba de que en la
época en que se depositaron estos sedimentos hubo también un cierto
secado tras condiciones más húmedas.
El Curiosity ya halló evidencias de antiguos lagos en capas de roca
de más edad y en zonas más bajas, y también en minerales más jóvenes que
se hallan a mayor altitud que el terreno ahora investigado.
La capa agrietada se formó hace más de 3.000 millones de años y fue
posteriormente enterrada por otras capas de sedimento, convirtiéndose
todas en roca estratificada. Más tarde, la erosión del viento arrancó
las capas superiores de este terreno. El material que había llenado las
grietas resistió mejor la erosión que el mineral a su alrededor, y por
esa razón el patrón de las grietas aparece ahora en forma de estrías
rugosas.
Si fueron efectivamente grietas en el barro, encajarían bien con lo
que el Curiosity está descubriendo en la sección del Monte Sharp por la
que durante muchos meses ha estado circulando el Curiosity, tal como
apunta Ashwin Vasavada, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la
NASA en Pasadena y miembro del equipo científico del Curiosity.
NCYT
El robot Curiosity de la NASA está ascendiendo por una montaña
marciana estratificada y encontrando en ella evidencias sobre cómo
cambiaron hace muchos millones de años los antiguos lagos y entornos
subterráneos húmedos, creando ambientes químicos más diversos que
aumentaron la capacidad del terreno para acoger vida microbiana.
Así era el Cráter Gale cuando tenía un
lago. Como en la Tierra, los lagos marcianos eran la expresión
superficial de un sistema mucho mayor de aguas subterráneas. Los
espacios entre granos minerales y en las fracturas pétreas estaban
saturados de agua a niveles por debajo de la capa freática (línea azul
de puntos). Esta agua subterránea circulaba debido a la gravedad y la
topografía, dentro y alrededor del cráter. (Imagen: NASA/JPL)
La hematita, los minerales de arcilla y el boro se hallan entre los
ingredientes que en la citada montaña han resultado ser más abundantes
en estratos a mayor altitud, en comparación con las capas de cotas más
bajas y antiguas examinadas anteriormente durante la misión. Los
científicos están debatiendo qué significan estas y otras variaciones en
lo que respecta a las condiciones bajo las cuales fueron depositados
inicialmente los sedimentos, y cómo el agua subterránea que se movía a
través de los estratos acumulados alteró y transportó los ingredientes.
Los efectos del movimiento del agua subterránea son muy evidentes en
las vetas minerales. Las vetas se formaron allí donde las grietas en los
estratos se llenaron con sustancias que habían estado disueltas en la
propia agua. Esta, con sus contenidos disueltos, también interactuó con
la matriz rocosa que rodeaba las vetas, alterándose la composición
química tanto en la roca como en el agua.
Tal como han comprobado John Grotzinger, del Instituto Tecnológico de
California (Caltech) en la ciudad estadounidense de Pasadena, Thomas
Bristow de la NASA en Estados Unidos, y otros miembros del equipo
científico del Curiosity, hay mucha variabilidad en la composición a
diferentes elevaciones, y esto es un indicio muy delatador de las
antiguas condiciones hídricas en Marte.
El mineral hematita es una de las pistas sobre las cambiantes
condiciones del pasado de Marte. Ha reemplazado a la magnetita, menos
oxidada, como el óxido de hierro dominante en las rocas que el Curiosity
ha perforado recientemente, a diferencia de lo detectado en el lugar
donde el robot encontró por vez primera sedimentos de lecho lacustre. La
hematita podría denotar que en su día el terreno marciano disfrutó de
condiciones más cálidas, o que hubo una mayor interacción entre la
atmósfera y los sedimentos.
Otro ingrediente que se está incrementando en mediciones recientes
del Curiosity es el boro. Se trata de un elemento químico muy conocido
por estar asociado a lugares áridos donde se ha evaporado mucha agua.
NCYT
En sus jornadas de trabajo en el cráter Gale de Marte, el robot
Curiosity –que lleva en el planeta rojo desde agosto de 2012 en el marco
de la misión MSL de la NASA– se ha encontrado con unas estructuras
geológicas inesperadas. Ninguna misión previa las había fotografiado, ni
desde suelo marciano ni desde su órbita.
Vista general obtenida con la Mastcam
del rover Curiosity mostrando el área de Marias Pass, una de las zonas
donde se han encontrado estas chimeneas. (Foto: NASA/ JPL-Caltech/MSSS)
“Se trata de pequeñas secciones superficiales de estructuras cilíndricas o chimeneas verticales, que son demasiado pequeñas para ser detectadas con imágenes orbitales”, explica Jesús Martínez Frías, investigador del Instituto de Geociencias IGEO, centro mixto de la Universidad Complutense de Madrid y el CSIC (España) y miembro del equipo científico del Curiosity.
En un estudio publicado en Geology y destacado en su portada de
enero, un equipo internacional de científicos del que forma parte el
geólogo ha analizado las imágenes enviadas por el rover y las ha
comparado con estructuras similares de la Tierra.
En Australia, Colorado y Santa Cruz (EEUU) existen algunas formas muy
parecidas, pero también en España. “Tenemos ejemplos morfológicamente
similares de este tipo de chimeneas en la zona del sistema hidrotermal
del Jaroso, en Las Herrerías (Almería)”, afirma el geólogo.
Las imágenes enviadas por Curiosity revelan un tipo de estructuras
inéditas en el planeta, que se localizan en tres zonas diferentes del
cráter Gale: Yellowknife Bay, Dingo Gap y Marias Pass. Todas ellas
tienen un diámetro máximo de unos setenta centímetros, con bordes de
cementación (por la huella de los fluidos) y capas concéntricas o
irregulares.
“Los minerales y la geoquímica varían ligeramente en las formaciones de las tres zonas”, apunta el investigador. Así, aunque todas están compuestas por minerales de la arcilla y basálticos, existen variaciones geoquímicas en el sustrato de los contenidos en sílice, magnesio, titanio, hierro y en los niveles de hidratación.
En cuanto al proceso de formación de las chimeneas y a las causas de
su casi total desaparición, los científicos barajan diferentes
posibilidades, como impactos, terremotos, hidrotermalismo o colapsos por
la evaporación y disolución de sedimentos.
“Se trata de chimeneas originadas por el flujo vertical de sedimentos relacionados con fluidos”, señala el geólogo, aunque no se puede saber si el movimiento de estos fue ascendente o descendente. “Son un indicador más de cómo los procesos acuosos afectaron y modelaron la geología superficial de Marte”, concluye.
En la investigación, además del IGEO (UCM-CSIC), han participado el
Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), la Universidad de California Santa
Cruz (EEUU), el Laboratorio Nacional Los Álamos (EEUU), el Instituto de
Investigación en Astrofísica y Planetología (Francia), el Centro de
Ciencia Marina y Costera del Pacífico USGS (EEUU), el Instituto Max
Planck para la Investigación del Sistema Solar (Alemania), el Instituto
de Tecnología de California (EEUU), la Universidad de Nantes (Francia),
la Universidad de Nuevo México (EEUU), el Centro Espacial Johnson de la
NASA (EEUU) y la Universidad de Indiana (EEUU).
Universidad Complutense de Madrid
En las noches de invierno marciano, bajo el frío y seco terreno que
recorre el vehículo Curiosity, se puede estar formando agua líquida muy
salobre por el efecto de los percloratos, una sales que disminuyen su
punto de congelación e impiden que se congele. Así se desprende de los
datos tomados por el instrumento español REMS, ya que el rover no tiene otros dispositivos que puedan detectar esa salmuera líquida directamente.
El cráter Gale fue un lago hace entre 3,5 y 2,7 mil millones de años, según los científicos. / ASA/JPL/Caltech/ESA/DLR/MSSS)
Otras implicaciones importantes
SINC
Los científicos llevan mucho tiempo preguntándose si en las áridas
zonas ecuatoriales de Marte, como el cráter Gale por donde se mueve el rover
Curiosity, es posible que exista agua líquida, aunque sea de forma
transitoria. Hasta ahora se pensaba que esto solo podría ocurrir en
latitudes más altas, menos secas, pero un nuevo estudio basado en los
datos de la estación ambiental REMS –de fabricación española– ha
encontrado evidencias de lo contrario.
Un estudio dirigido por el
investigador Javier Martín-Torres, del Instituto Andaluz de Ciencias de
la Tierra (CSIC-Universidad de Granada), y publicado en Nature Geoscience
muestra que las condiciones ambientales medidas en Gale son favorables
para la formación de agua líquida transitoria en forma de salmueras,
concretamente en los primeros 5 cm del suelo y, sobre todo, durante las
noches del invierno marciano.
Los percloratos, una sales omnipresentes en la superficie
marciana, tienen la capacidad de absorber vapor de agua ambiental para
formar las salmueras
Detrás de este fenómeno están los percloratos, sales omnipresentes en
la superficie marciana con la capacidad de absorber vapor de agua
ambiental para formar soluciones acuosas salinas o salmueras. El
fenómeno se conoce como delicuescencia, y se pensaba que solo ocurría
durante la primavera marciana –con más picos de vapor de agua
atmosférica– y lejos de las latitudes bajas.
Ahora, Curiosity, por
medio del instrumento REMS, ha logrado el primer registro de la humedad
relativa cerca de la superficie en un periodo que abarca todo un año
marciano (687 días terrestres). También se han utilizado los datos del
instrumento DAN para conocer la hidratación del subsuelo, y de SAM para
medir el vapor de agua en la atmósfera.
Los resultados revelan
que en el área de estudio, un cráter de impacto localizado ligeramente
hacia el norte del ecuador marciano y que pudo ser un lago en el pasado,
se produce actualmente un ciclo diario de intercambio de agua entre el
suelo y la atmósfera, y que las condiciones son perfectamente
compatibles para la formación de salmueras.
Según el estudio, las
salmueras líquida se pueden formar y permanecer estables dentro de los 5
cm superiores del suelo desde el atardecer hasta el amanecer durante el
invierno, y por períodos más cortos en el resto de las estaciones. Por
debajo de 15 cm de profundidad, los percloratos se quedarían en un
permanente estado de hidratación todo el año, pero no en fase líquida.
“MSL –la misión de la que forma parte Curiosity– no está diseñada para la detección directa de salmueras líquidas, como tampoco lo está para detectar la vida, sino para evaluar las condiciones de habitabilidad”, aclara Martín-Torres a Sinc. “La transición de las sales del suelo desde los estados hidratados o congeladas hacia pequeñas gotas de líquido sólo podría medirse directamente por los cambios de conductividad eléctrica o cambios colorimétricos de esas gotitas saladas dentro del suelo.Este tipo de ciencia de contacto requiere una sonda de subsuelo y unos instrumentos que no tiene la plataforma de MSL”.
El cráter Gale fue un lago hace entre 3,5 y 2,7 mil millones de años, según los científicos. / ASA/JPL/Caltech/ESA/DLR/MSSS)
El
investigador también destaca otras implicaciones importantes del
estudio. Por un lado, en cuanto a la evaluación del potencial de
habitabilidad de la cuenca del Gale –uno de los objetivos centrales de
la misión–, la presencia de agua líquida es “extremadamente relevante”,
dado que el agua es un requisito esencial de la vida.
El rápido deterioro de las ruedas de Curiosity puede estar relacionado con la presencia de estas soluciones salinas
Aunque las condiciones en la superficie marciana son bastante
inhóspitas –por la fuerte radiación y los valores medios de temperatura
que no permitirían ningún proceso metabólico conocido–, a pocos
centímetros por debajo no son tan duras, por lo que podría ser un
posible refugio para la vida, indígena o traído desde la Tierra.
“En este sentido se impone una amplia revisión de las medidas de protección planetaria establecidas hasta el momento”, reconoce Martín-Torres .
Por otra parte, el trabajo ofrece pistas para explicar un fenómeno llamado Recurrent Slope Linneade
(RSL), deslizamientos de materiales sueltos depositados en pendientes,
probablemente causados por la evaporación de las salmueras formadas
previamente en el regolito o suelo marciano.
Otro hecho que
también podría explicarse por medio de la formación de estas salmueras
es el rápido deterioro sufrido por las ruedas del rover, ya que
han estado en contacto con las soluciones corrosivas de percloratos en
agua todas las noches desde su llegada al planeta rojo.
Algunas
fotografías muestran pequeñas ‘esférulas’ en las ruedas por la corrosión
del aluminio, que podría haber causado el debilitamiento del material y
un mayor daño contra las afiladas rocas que se ha encontrado el rover en su travesía.
SINC
El rover Curiosity de la NASA ha detectado por primera vez compuestos de
nitrógeno en la superficie marciana. Este elemento, esencial para la
vida en la Tierra, ha aparecido en forma de óxido nítrico, una fuente de
nitrogeno bioquímicamente accesible y esencial para la habitabilidad
del planeta rojo.
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