22 de Marzo de 2021
Astronomía

El agua de Marte podría estar atrapada en su corteza

Entender qué ocurrió con el agua líquida que poseía Marte podría aportar información sobre la habitabilidad del planeta en el pasado.

Concepción artística que muestra cómo habría sido Marte en el pasado (izquierda), con agua líquida y una atmósfera más gruesa, frente a su árido aspecto actual (derecha). De acuerdo con un nuevo estudio, parte del agua que poseía Marte en el pasado podría estar atrapada en los minerales de la corteza, en vez de haberse perdido a la atmósfera. [Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA]

Marte tenía agua... hasta que dejó de tenerla. Los científicos piensan que hace unos 4000 millones de años la superficie del planeta poseía una cantidad sustancial de agua líquida, suficiente para formar ríos, lagos, mares e incluso océanos, y quizás también para albergar vida.

Pero, en los siguientes mil millones de años, algo propició la pérdida de esta agua superficial, hasta que solo quedó el mundo frío y seco que contemplamos hoy en día. Por qué y cómo sucedió eso sigue siendo un misterio. «No sabemos exactamente por qué disminuyeron los niveles de agua y Marte se volvió árido», incide Eva Scheller, del Instituto de Tecnología de California.

En los últimos años, las observaciones de la nave espacial MAVEN de la NASA, en órbita alrededor de Marte, indicaron que esa desertización podía deberse a la pérdida atmosférica. Hace mucho, por razones desconocidas, Marte se vio despojado de su intenso campo magnético y eso dejó el planeta expuesto a las fulguraciones solares, que pueden erosionar la atmósfera. Como resultado, gran parte del aire de Marte escapó al espacio y presumiblemente se llevó consigo casi toda el agua del planeta.

Pero en un artículo publicado la semana pasada en Science, Scheller y sus colaboradores sostienen que ese proceso, por sí solo, no puede explicar la aridez actual de Marte. En cambio, afirman que una cantidad considerable del agua del planeta —entre el 30 y el 99 por ciento— se incorporó a la corteza (donde permanecería en la actualidad), en un proceso conocido como hidratación de la corteza.

«La pérdida [al espacio] tendría que haber sido muy importante para explicar la desaparición de toda el agua de Marte», asegura Bethany Ehlmann, coautora del estudio que también trabaja en el Instituto de Tecnología de California. Ehlmann hizo estas declaraciones durante la Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria, celebrada la semana pasada de manera virtual, donde se presentó la investigación. «Comprendimos que debíamos fijarnos en las pruebas recabadas en los últimos 10 o 15 años de la exploración de Marte respecto a la naturaleza del agua en la corteza marciana.»

A partir de esas pruebas, obtenidas por diversas misiones a Marte, el equipo descubrió que la tasa actual de pérdida atmosférica no bastaba para explicar la desaparición de toda el agua de Marte.

Además, la proporción entre el deuterio y el hidrógeno presentes en la atmósfera marciana (una pista importante para entender su pasado con agua) tampoco era compatible con la idea de que toda el agua del planeta se había perdido en el espacio. Mientras que el hidrógeno es lo bastante ligero como para escapar fácilmente de la atracción gravitatoria de un planeta, el deuterio (un isótopo más pesado de ese elemento) no es capaz de hacerlo. La relativa escasez de deuterio en la atmósfera actual sugiere que tal vez hubiera escapado al espacio menos agua de la que se pensaba. Era necesaria una explicación alternativa.

La hidratación de la corteza, donde el agua se incorpora a la estructura cristalina de los minerales, ofrece una explicación natural y, de hecho, ya se había propuesto como mecanismo importante para la pérdida de agua en Marte. Varios indicios muestran de forma convincente que el proceso debió ocurrir en ciertos momentos de la historia del planeta.

Por ejemplo, los resultados del espectrómetro de neutrones a bordo de la nave Mars Odyssey de la NASA, que llegó al planeta en 2001, indicaron que «la corteza tenía al menos un 2 por ciento de agua, básicamente en todas partes», explica Ehlmann. «En el ecuador, eso significa que hay agua en el suelo y las rocas». Los hallazgos posteriores de la sonda Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA corroboraron esos resultados, al localizar minerales hidratados en la superficie de Marte. «Quedó muy claro que los indicios de la alteración del agua eran algo común», añade.

Impresión artística de cómo podría haber sido Marte en el pasado (<em>izquierda</em>) frente a su aspecto actual (<em>derecha</em>). [<a href="https://www.nasa.gov/content/goddard/the-look-of-a-young-mars-1" target="_blank">Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA</a>]

Este escenario de hidratación de la corteza no implica que Marte esconda un mundo de agua líquida bajo la superficie. Más bien, dado que el agua estaría contenida en los minerales, la corteza marciana podría ser especialmente rica en arcillas y sales hidratadas. El hecho de que este proceso no haya despojado a la Tierra de sus océanos podría estar relacionado con la tectónica de placas, que permite que el agua contenida las rocas se libere de forma eficaz a través de la actividad volcánica. Pero en un planeta sin tectónica de placas como Marte, el agua permanecería atrapada.

Si la tasa de pérdida atmosférica en Marte era la misma antaño que hoy en día, es probable que la cifra de hidratación de la corteza se acerque más a la estimación del 99 por ciento, señala Scheller. «Pero la incertidumbre está en cómo era la estructura atmosférica de Marte [en el pasado]», subraya. «Hay diversos elementos que pueden hacer que la tasa de pérdida al espacio se torne bastante alta.»

Uno de esos elementos son las tormentas de polvo marcianas, que pueden incrementar de manera drástica la tasa de pérdida, asegura Paul Mahaffy, director de la División de Exploración del Sistema Solar del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA e investigador principal de los instrumentos del vehículo explorador Curiosity y de MAVEN. Durante una tormenta global de polvo, prosigue, «se podría perder en tan solo 45 días la misma cantidad de hidrógeno procedente del agua que suele escapar en un año. Así que la historia de la pérdida de agua a lo largo del tiempo [en Marte] es compleja y no está totalmente definida».

Sin embargo, por muy alta que fuera la tasa de pérdida, una «cantidad considerable de agua habría ido a parar a la corteza», asegura Scheller, seguramente más de la mitad del total del planeta. El equipo calcula que Marte habría perdido de esta manera entre el 40 y el 95 por ciento de su agua durante el período noeico, hace entre 4100 y 3700 millones de años.

No obstante, las explosiones de actividad volcánica podrían haber reciclado parte de la humedad del subsuelo en un momento posterior de la historia de Marte, lo que habría conferido un impulso muy necesario a la habitabilidad del planeta. «Es posible que se produjera una habitabilidad episódica», expone Michael Meyer, científico principal del Programa de Exploración de Marte de la NASA. «La verdadera pregunta es cuál era esa actividad [volcánica]. Creemos que había agua disponible hace 3500 millones de años. ¿Y hace 3000 millones de años?»

Por lo tanto, entender cómo y cuándo perdió su agua Marte es crucial para saber si la vida pudo existir allí, y durante cuánto tiempo. «La persistencia del agua superficial podría ser muy relevante para la posible aparición y existencia de la vida en Marte», ratifica Mahaffy.

Las misiones actuales y futuras podrían ayudarnos a responder esta pregunta. Una de ellas es la misión International Mars Ice Mapper, una colaboración entre la NASA, Japón, Canadá e Italia cuyo lanzamiento está previsto para finales de esta década. «Aunque está diseñada para buscar agua en sí, también puede darnos información sobre las capas [subsuperficiales]», dice Meyer. «Y si somos capaces de identificar las capas, podremos hacer algunos cálculos sobre su volumen.»

Concepto de la misión International Mars Ice Mapper (I-MIM) de la NASA. Abajo a la izquierda, un orbitador sobrevuela la superficie de Marte, detectando hielo de agua enterrado gracias a un radar y una gran antena reflectora. A mayor altitud orbitan tres satélites de telecomunicaciones, uno de los cuales aparece transmitiendo datos a la Tierra. [<a href="https://www.nasa.gov/feature/nasa-international-partners-assess-mission-to-map-ice-on-mars-guide-science-priorities" target="_blank">NASA</a>]

Mientras tanto, el vehículo explorador Perseverance de la NASA, que aterrizó en Marte el mes pasado, también podría aportar datos útiles sobre la presencia de minerales hidratados en su lugar de aterrizaje, el cráter Jezero. Y lo que es más importante, recogerá muestras que podrían ayudar a profundizar en la cuestión cuando las traigamos a la Tierra durante la próxima década. «Podremos medir la proporción entre el deuterio y el hidrógeno en el agua que contienen», concluye Meyer. «Eso nos ayudará a saber cómo eran las antiguas regiones de Marte.»

Jonathan O'Callaghan

Referencia: «Long-term drying of Mars by sequestration of ocean-scale volumes of water in the crust», Eva L. Scheller et al. en Science, 16 de marzo de 2021.

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