Un nuevo estudio desafía la antigua teoría del destino del agua de Marte

Esta vista global de Marte se compone de unas 100 imágenes de Viking Orbiter.
Créditos: NASA / JPL-Caltech / USGS.

Los nuevos resultados científicos indican que una gran cantidad de agua del Planeta Rojo está atrapada en su corteza en lugar de haber escapado al espacio.

Hace miles de millones de años, según la evidencia geológica, agua en cantidades abundantes fluyó sobre de Marte y se acumuló en piscinas, lagos y océanos profundos. Una nueva investigación financiada por la NASA muestra que una cantidad sustancial del agua, entre el 30 y el 99%, está contenida en minerales dentro de la corteza del planeta, desafiando la teoría actual que sostiene que, debido a la baja gravedad del planeta rojo, su agua escapó al espacio.

Se pensaba que en los inicios de Marte, hubo suficiente agua para haber cubierto todo el planeta en un océano aproximadamente de 100 a 1500 metros de profundidad, un volumen equivalente a la mitad del Océano Atlántico de la Tierra. Si bien es innegable que parte del agua desapareció de Marte a través de un escape atmosférico, los nuevos hallazgos, publicados en el último número de Science, concluyen que esta teoría no explica la mayor parte de su pérdida de agua.

Los resultados fueron presentados en la 52ª Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria (LPSC) por el autor principal y Ph.D. de Caltech, la candidata Eva Scheller junto con los coautores Bethany Ehlmann, profesora de ciencia planetaria en Caltech y directora asociada del Instituto Keck de Estudios Espaciales; Yuk Yung, profesor de ciencia planetaria en Caltech e investigador principal de ciencia del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA; Danica Adams, estudiante graduada de Caltech; y Renyu Hu, investigador científico del JPL.

“El escape atmosférico no explica completamente los datos que tenemos sobre la cantidad de agua que realmente existió en Marte”, dijo Scheller.

Usando una gran cantidad de datos archivados en el Sistema de Datos Planetarios (PDS) de la NASA de misiones cruzadas, el equipo de investigación integró datos de múltiples misiones del Programa de Exploración de Marte de la NASA y del laboratorio de meteoritos. Específicamente, el equipo estudió la variación en la cantidad de agua en el Planeta Rojo a lo largo del tiempo, en todas sus formas (vapor, líquido y hielo) y la composición química de la atmósfera y la corteza actuales del planeta, observando en particular la proporción de deuterio a hidrógeno (D/H).

Si bien el agua está compuesta de hidrógeno y oxígeno, no todos los átomos de hidrógeno son iguales. La gran mayoría de los átomos de hidrógeno tienen solo un protón dentro del núcleo atómico, mientras que una pequeña fracción (alrededor del 0,02%) existe como deuterio, o el llamado hidrógeno “pesado”, que tiene un protón y un neutrón. El hidrógeno más ligero escapa de la gravedad del planeta al espacio mucho más fácilmente que su homólogo más denso. Debido a esto, la pérdida de agua de un planeta a través de la atmósfera superior dejaría un signo revelador sobre la proporción de deuterio a hidrógeno en la atmósfera del planeta: quedaría una gran cantidad de deuterio.

Sin embargo, la pérdida de agua únicamente a través de la atmósfera no puede explicar tanto la señal de deuterio a hidrógeno observada en la atmósfera marciana como las grandes cantidades de agua en el pasado. En cambio, el estudio propone que una combinación de dos mecanismos, la retención de agua en minerales en la corteza del planeta y la pérdida de agua a través de la atmósfera, puede explicar la señal de deuterio a hidrógeno observada dentro de la atmósfera marciana.

Cuando el agua interactúa con la roca, la meteorización química forma arcillas y otros minerales hidratados que contienen agua como parte de su estructura mineral. Este proceso ocurre tanto en la Tierra como en Marte. En la Tierra, la corteza vieja se funde continuamente en el manto y forma una nueva corteza en los límites de las placas, reciclando el agua y otras moléculas que regresan a la atmósfera a través del vulcanismo. Marte, sin embargo, no tiene placas tectónicas, por lo que el “secado” de la superficie, una vez que ocurre, es permanente.

“Los materiales hidratados en nuestro propio planeta se reciclan continuamente a través de la tectónica de placas”, dijo Michael Meyer, científico principal del Programa de Exploración de Marte de la NASA en la sede de la agencia en Washington. “Debido a que tenemos mediciones de varias naves espaciales, podemos ver que Marte no se recicla, por lo que el agua ahora está contenida en la corteza o se ha perdido en el espacio”.

Un objetivo clave de la misión del rover Perseverance Mars 2020 de la NASA en Marte es la astrobiología, incluida la búsqueda de signos de vida microbiana antigua. El rover caracterizará la geología del planeta y el clima pasado, allanará el camino para la exploración humana del Planeta Rojo y será la primera misión en recolectar y almacenar rocas y regolitos marcianos (roca y polvo rotos). Scheller y Ehlmann ayudarán en las operaciones del rover Perseverance para recolectar estas muestras que serán enviadas a la Tierra a través del programa Mars Sample Return, que permitirá el muy esperado examen adicional de estas hipótesis sobre los impulsores del cambio climático de Marte. Comprender la evolución del entorno marciano es un contexto importante para comprender los resultados de los análisis de las muestras que lleguen a la Tierra, así como comprender cómo cambia la habitabilidad con el tiempo en los planetas rocosos.

La investigación y los hallazgos descritos en el documento destacan significativas contribuciones de los científicos de carrera temprana para expandir nuestra comprensión del sistema solar. De manera similar, la investigación, que se basó en datos de meteoritos, telescopios, observaciones satelitales y muestras analizadas por rovers en Marte, justifican la importancia de tener múltiples formas de estudiar el Planeta Rojo.

Este trabajo fue apoyado por NASA Habitable Worlds, NASA Earth and Space Science Fellowship (NESSF) y NASA Future Investigator in NASA Earth and Space Science and Technology (FINESST).