Primero lo vemos, luego no: los científicos están más cerca de explicar el misterio del metano de Marte.

Esta foto fue tomada el 19 de marzo de 2017 por la cámara Mars Hand Lend Imager en el brazo del rover Curiosity de la NASA. La imagen ayudó a los miembros del equipo de la misión a inspeccionar las condiciones de las seis ruedas de Curiosity. Créditos: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

¿Por qué algunos instrumentos científicos detectan el gas en el planeta rojo y otros no?

Los informes de detecciones de metano en Marte han cautivado a científicos y no científicos por igual. En la Tierra, los microbios que ayudan a la mayoría de los animales a digerir las plantas producen una cantidad significativa de metano. Este proceso de digestión termina cuando el ganado exhala o eructa el gas en el aire.

Si bien no hay ganado, ovejas o cabras en Marte, encontrar metano allí es emocionante porque puede implicar que los microbios vivían o viven en el Planeta Rojo. Sin embargo, el metano no podría tener nada que ver con microbios o con cualquier otra biología; los procesos geológicos que involucran la interacción de rocas, agua y calor también pueden producirlo.

Antes de identificar las fuentes de metano en Marte, los científicos deben resolver una pregunta que los ha estado atormentando: ¿Por qué algunos instrumentos detectan el gas y otros no? El rover Curiosity de la NASA, por ejemplo, ha detectado repetidamente metano justo encima de la superficie del cráter Gale. Pero el orbitador de gases traza ExoMars de la ESA (Agencia Espacial Europea) no ha detectado metano en la atmósfera marciana.

“Cuando el Trace Gas Orbiter (orbitador de trazas de gas) se incorporó en 2016, esperaba que el equipo del orbitador informara de que hay una pequeña cantidad de metano en todas partes de Marte”, dijo Chris Webster, director del instrumento Tunable Laser Spectrometer (TLS), un instrumento en el laboratorio de química Sample Analysis at Mars (SAM) a bordo del rover Curiosity.

El TLS ha medido menos de la mitad por mil millones en volumen de metano en promedio en el cráter Gale. Eso equivale a una pizca de sal diluida en una piscina olímpica. Estas mediciones han sido puntuadas por desconcertantes picos de hasta 20 partes por mil millones en volumen.

El Curiosity Rover de la NASA tomó este selfie el 15 de junio de 2018, que fue el 2082º día o sol marciano de la misión del rover. Una tormenta de polvo había reducido la luz solar y la visibilidad en la ubicación del rover, que estaba en el sitio de perforación “Duluth”. Créditos: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

“Pero cuando el equipo europeo anunció que no vio metano, esto sí que me sorprendió”, dijo Webster, que trabaja en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, en el sur de California.

El orbitador europeo fue diseñado para ser el mejor instrumento para medir el metano y otros gases en todo el planeta. Al mismo tiempo, el TLS de Curiosity es tan preciso que se utilizará para la detección temprana de incendios en la Estación Espacial Internacional y para rastrear los niveles de oxígeno en los trajes de astronauta. También tiene licencia para su uso en centrales eléctricas, oleoductos y aviones de combate, donde los pilotos pueden controlar los niveles de oxígeno y dióxido de carbono en sus máscaras faciales.

Aun así, Webster y el equipo de SAM se sorprendieron por los hallazgos del orbitador europeo e inmediatamente se dispusieron a escudriñar las mediciones de TLS en Marte.

Algunos expertos sugirieron que el propio rover estaba liberando gas. “Así que analizamos las correlaciones con la orientación del rover, el suelo, el aplastamiento de las rocas, la degradación de la rueda, lo que sea”, dijo Webster. “No puedo dejar de mencionar el esfuerzo que el equipo ha puesto en observar cada pequeño detalle para asegurarse de que esas medidas sean correctas, y lo son”.

Webster y su equipo informaron sobre sus resultados en la revista Astronomy & Astrophysics.

Mientras el equipo de SAM trabajaba para confirmar sus detecciones de metano, otro miembro del equipo científico de Curiosity, el científico planetario John E. Moores de la Universidad de York en Toronto, publicó una predicción intrigante en 2019. “Tomé lo que algunos de mis colegas llaman una visión muy canadiense de esto, en el sentido de que hice la pregunta: ‘¿Qué pasa si Curiosity y Trace Gas Orbiter tienen razón?’”, Dijo Moores.

El Curiosity Rover de la NASA capturó estas nubes como a la deriva el 7 de mayo de 2019, el día 2400º marciano, o sol, de la misión. Curiosity usó sus cámaras de navegación en blanco y negro para tomar la foto. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

Moores, así como otros miembros del equipo de Curiosity que estudian los patrones de viento en el cráter Gale, plantearon la hipótesis de que la discrepancia entre las mediciones de metano se reduce a la hora del día en que se toman. Debido a que necesita mucha energía, TLS funciona principalmente de noche, cuando no funcionan otros instrumentos Curiosity. La atmósfera marciana está tranquila por la noche, señaló Moores, por lo que el metano que se filtra desde el suelo se acumula cerca de la superficie, donde Curiosity puede detectarlo.

El Trace Gas Orbiter, por otro lado, requiere luz solar para señalar el metano a unos 5 kilómetros sobre la superficie. “Cualquier atmósfera cercana a la superficie de un planeta pasa por un ciclo durante el día”, dijo Moores. El calor del Sol agita la atmósfera a medida que el aire caliente se eleva y el aire frío se hunde. Por lo tanto, el metano que se encuentra confinado cerca de la superficie durante la noche se mezcla con la atmósfera más amplia durante el día, lo que lo diluye a niveles indetectables. “Así que me di cuenta de que ningún instrumento, especialmente uno en órbita, vería nada”, dijo Moores.

Inmediatamente, el equipo de Curiosity decidió probar la predicción de Moores recopilando las primeras mediciones diurnas de alta precisión. TLS midió el metano consecutivamente en el transcurso de un día marciano, agrupando una medición nocturna con dos diurnas. Con cada experimento, SAM aspiró aire marciano durante dos horas, eliminando continuamente el dióxido de carbono, que constituye el 95% de la atmósfera del planeta. Esto dejó una muestra concentrada de metano que TLS podría medir fácilmente al pasar un rayo láser infrarrojo a través de él muchas veces, uno que está sintonizado para usar una longitud de onda de luz precisa que es absorbida por el metano.

“John predijo que el metano debería descender efectivamente a cero durante el día, y nuestras dos mediciones diurnas lo confirmaron”, dijo Paul Mahaffy, investigador principal de SAM, que tiene su base en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. La medición nocturna de TLS encaja perfectamente dentro del promedio que el equipo ya había establecido. “Así que esa es una forma de poner fin a esta gran discrepancia”, dijo Mahaffy.

Si bien este estudio sugiere que las concentraciones de metano aumentan y disminuyen a lo largo del día en la superficie del cráter Gale, los científicos aún tienen que resolver el rompecabezas global del metano en Marte. El metano es una molécula estable que se espera que dure en Marte unos 300 años antes de ser destruida por la radiación solar. Si el metano se filtra constantemente de todos los cráteres similares, lo que los científicos sospechan es probable, dado que Gale no parece ser geológicamente único, debería haberse acumulado una cantidad suficiente en la atmósfera para que el Orbitador de gases traza lo detecte. Los científicos sospechan que algo está destruyendo el metano en menos de 300 años.

Se están realizando experimentos para probar si las descargas eléctricas de muy bajo nivel inducidas por el polvo en la atmósfera marciana podrían destruir el metano, o si el oxígeno abundante en la superficie marciana destruye rápidamente el metano antes de que pueda llegar a la atmósfera superior.

“Necesitamos determinar si existe un mecanismo de destrucción más rápido de lo normal para reconciliar completamente los conjuntos de datos del rover y el orbitador”, dijo Webster.

Editado por Carolina Gutiérrez Rama.