¿Dónde deberían aterrizar los futuros astronautas en Marte? La clave: buscar agua

En esta ilustración, los astronautas de la NASA perforan el subsuelo de Marte. La agencia está creando nuevos mapas que muestren dónde es más probable que el hielo sea fácilmente accesible para los futuros astronautas.
Crédito: NASA.

Un nuevo artículo de la NASA proporciona el mapa más detallado, hasta la fecha, del hielo de agua cerca de la superficie en el Planeta Rojo.

Imagina que quieres construir una base en Marte. ¿Dónde empezar? Como cualquier asentamiento humano a lo largo de la historia, estaría mejor ubicado cerca de agua accesible. El agua no solo será un suministro crucial de soporte vital, sino que se utilizará para todo, desde la agricultura hasta para la producción del propulsor de cohetes que los astronautas necesitarán para regresar a la Tierra.

Llevar toda esa agua a Marte sería costoso y arriesgado. Es por eso que la NASA ha contratado a científicos e ingenieros desde 2015 para identificar depósitos de hielo de agua marciana que podrían estar al alcance de los astronautas en la superficie del planeta. Pero, por supuesto, el agua también tiene un gran valor científico: si se pudiera encontrar vida microbiana actual en Marte, probablemente también estará cerca de estas fuentes de agua.

Un nuevo estudio que aparece en Nature Astronomy incluye un mapa completo que detalla dónde es más y menos probable encontrar hielo de agua en el hemisferio norte del planeta. Combinando 20 años de datos de Mars Odyssey de la NASA, Mars Reconnaissance Orbiter y el actualmente inactivo Mars Global Surveyor, el documento final es el trabajo de un proyecto llamado Subsurface Water Ice Mapping, o SWIM, dirigido por el Instituto de Ciencias Planetarias en Tucson, Arizona, y administrado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en el sur de California.

Imagen del Phoenix Mars Lander de la NASA, llamada ‘Dodo-Ricitos de oro’, que muestra la zanja donde se observaron trozos de hielo nunca vistos anteriormente. El hielo se sublimó, (pasó de sólido a gas), en el transcurso de cuatro días.
Crédito: NASA / JPL-Caltech / Universidad de Arizona / Universidad Texas A&M.

“El próximo reto de Marte es que los exploradores humanos se adentren por debajo de la superficie y busquen signos de vida microbiana”, dijo Richard Davis, encargado de dirigir los esfuerzos de la NASA para encontrar recursos marcianos útiles para la llegada de humanos al Planeta Rojo. “Nos damos cuenta de que necesitamos hacer nuevos mapas de hielo subterráneo para mejorar nuestro conocimiento de dónde está ese hielo, tanto para el descubrimiento científico como para tener recursos locales en los que los astronautas puedan confiar”.

En un futuro cercano, la NASA planea realizar un taller de expertos multidisciplinarios para evaluar los posibles sitios de aterrizaje de humanos en Marte, en base a esta investigación y a otros criterios de ciencia e ingeniería. Este proyecto de mapeo también podría dar información a los futuros orbitadores que la NASA espera enviar al Planeta Rojo.

La NASA anunció recientemente que, junto con tres agencias espaciales internacionales, firmará una declaración de intenciones para explorar una posible idea para una misión Mars Ice Mapper internacional. La declaración reúne a las agencias para establecer un equipo conceptual conjunto con el que evaluar el potencial de la misión, así como las oportunidades de asociación entre la NASA, la Agencia Espacial Italiana, la Agencia Espacial Canadiense y la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón.

Ubicación, ubicación, ubicación

Si preguntas a los científicos e ingenieros de Marte dónde está el hielo subterráneo más accesible, la mayoría señalaría el área subterránea en la región polar del hemisferio norte de Marte. En la Tierra, esta región es donde se encuentran Canadá y Europa; en Marte, incluye las llanuras de Arcadia Planitia y los valles llenos de glaciares en Deuteronilus Mensae.

Estas regiones representan un punto medio literal entre dónde encontrar la mayor cantidad de hielo de agua (los polos) y dónde encontrar la mayor cantidad de luz solar y calor (el ecuador). Las latitudes medias del norte también ofrecen elevaciones favorables para el aterrizaje. Cuanto menor sea la elevación, más oportunidades tiene una nave de reducir la velocidad mediante la fricción de la atmósfera marciana durante su descenso a la superficie. Eso es especialmente importante para los aterrizadores pesados ​​de clase humana, ya que la atmósfera de Marte tiene solo un 1% de la densidad de la de la Tierra y, por lo tanto, proporciona menos resistencia para las naves espaciales que entren en ella.

“En última instancia, la NASA encargó al proyecto SWIM averiguar lo máximo que se podría acercar al ecuador para encontrar hielo subterráneo”, dijo Sydney Do, líder del Proyecto de Mapeo del Agua en Marte, en JPL. “Imagina que hemos dibujado una línea ondulada a través de Marte que representa ese límite de hielo. Estos datos nos permiten trazar esa línea con un lápiz más fino, en lugar de con un marcador grueso, y enfocarnos en las partes de esa línea que están más cerca del ecuador “.

Pero saber si una superficie esconde hielo no es fácil. Ninguno de los conjuntos de datos de instrumentos utilizados en el estudio fue diseñado para medir el hielo directamente, dijo Gareth Morgan, del Instituto de Ciencias Planetarias, co-líder del proyecto SWIM y autor principal del artículo. En cambio, cada instrumento orbitador detecta diferentes propiedades físicas (altas concentraciones de hidrógeno, alta velocidad de onda de radar y la velocidad a la que cambia la temperatura en una superficie) que pueden sugerir la presencia de hielo.

La imagen es un extracto de una observación del Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA que muestra el impacto de un meteorito que provocó este cráter en Marte y expuso el hielo brillante que había estado oculto justo debajo de la superficie del lugar.
Crédito: NASA / JPL-Caltech / Univ. de Arizona.

“A pesar de tener 20 años de datos y una fantástica variedad de instrumentos, es difícil combinar estos conjuntos de datos, porque son todos muy diferentes”, dijo Morgan. “Es por ello que evaluamos la consistencia de una señal de hielo, mostrando áreas donde múltiples conjuntos de datos indican que hay hielo. Si los cinco conjuntos de datos apuntan a hielo, bingo “.

Si, digamos, solo dos de ellos lo hicieran, el equipo intentaría descubrir la consistencia de las señales y qué otros materiales podrían estar indicando la presencia de hielo. Si bien los diferentes conjuntos de datos no siempre encajan perfectamente, a menudo se complementaban entre sí. Por ejemplo, los radares actuales estudian la profundidad bajo tierra, pero no lo hacen en la parte superior (de 10 a 15 metros debajo de la superficie); un espectrómetro de neutrones a bordo de un orbitador midió el hidrógeno en la capa superior del suelo, pero no debajo. Las fotos de alta resolución revelaron hielo arrojado a la superficie después de los recientes impactos de meteoritos, proporcionando evidencia directa para complementar el radar y los otros indicadores de detección remota del hielo de agua.

Próximos pasos

Mientras los expertos en Marte analizan detenidamente estos nuevos mapas de hielo subterráneo, la NASA está pensando en cuáles serían los próximos pasos. Por un lado, los puntos ciegos en los datos actualmente disponibles se pueden resolver enviando una nueva misión de radar a Marte que podría ubicarse en las áreas de mayor interés para los planificadores de misiones humanas: zonas de hielo de agua en las capas superiores del subsuelo.

Una futura misión centrada en un radar que apunte a la superficie cercana, también podría revelar más datos a los científicos sobre la mezcla de materiales que se encuentran en la capa de roca, polvo y otros materiales que se encuentran sobre el hielo. Los diferentes materiales requerirán herramientas y enfoques especializados para excavar, perforar y acceder a depósitos de hielo de agua, particularmente en el extremo entorno marciano.

Los esfuerzos de mapeo en la década de 2020 podrían ayudar a hacer posibles las misiones humanas a Marte ya en la década de 2030. Pero antes de eso, habrá un debate sólido sobre la ubicación del primer puesto avanzado de la humanidad en Marte: un lugar donde los astronautas tengan los recursos de hielo de agua locales necesarios para sustentarlos y, al mismo tiempo, que puedan hacer descubrimientos de gran valor sobre la evolución de planetas rocosos, habitabilidad y el potencial de vida en mundos más allá de la Tierra.