Las arcillas, no el agua, pueden ser la explicación del lago de Marte

Tres estudios publicados el mes pasado han puesto en duda la premisa de los lagos subterráneos debajo del polo sur de Marte.

En el caso de la Tierra, donde hay agua, hay vida, y es la razón por la que los científicos siguen centrados buscando cualquier evidencia que sugiera que hay agua líquida en el frío y seco Marte. El planeta rojo es un lugar difícil para buscar agua líquida: aunque el agua helada es abundante, el agua lo suficientemente caliente como para ser líquida en la superficie de Marte, duraría solo unos momentos antes de convertirse en vapor.

De ahí el interés generado en 2018, cuando un equipo dirigido por Roberto Orosei del Istituto Nazionale di Astrofisica de Italia, anunció que había encontrado evidencia de lagos subterráneos muy por debajo de la capa de hielo en el polo sur de Marte. La evidencia que citaron provino de un instrumento de radar a bordo del orbitador Mars Express de la ESA (Agencia Espacial Europea).

Los puntos de colores representan sitios donde el orbitador Mars Express de la ESA, ha detectado reflejos brillantes de radar en el casquete polar sur de Marte. Estos reflejos se interpretaron anteriormente como agua líquida subterránea, pero su prevalencia y proximidad a la superficie helada sugieren que pueden ser otra cosa.
Créditos: ESA/NASA/JPL-Caltech.

Las señales de radar, que pueden penetrar la roca y el hielo, varían a medida que se reflejan en diferentes materiales. En este caso, produjeron señales especialmente brillantes debajo del casquete polar que podrían interpretarse como agua líquida. La posibilidad de un entorno potencialmente habitable para los microbios era emocionante.

Pero después de observar más de cerca los datos, junto con experimentos en un laboratorio frío aquí en la Tierra, algunos científicos consideran que las arcillas, no el agua, podrían estar creando esas señales. En el último mes, un trío de nuevos artículos han desentrañado el misterio y pueden haber secado la hipótesis de los lagos.

Un ecosistema científico

Los científicos polares marcianos pertenecen a una comunidad pequeña y unida. Poco después de la publicación del artículo sobre los lagos, alrededor de 80 de esos científicos se reunieron para la International Conference on Mars Polar Science and Exploration en Ushuaia, un pueblo costero en el extremo sur de Argentina.

Reuniones como estas brindan la oportunidad de probar nuevas teorías y desafiar las perspectivas de los demás. “Las comunidades pueden generar sus propios pequeños ecosistemas científicos”, dijo Jeffrey Plaut del Jet Propulsion Laboratory de la NASA, uno de los científicos que viajó a la conferencia. También es el co-investigador principal, junto con Orosei, del instrumento que obtuvo las intrigantes señales de radar, llamado MARSIS, acrónimo de Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding. “Estas comunidades pueden ser autosuficientes”, continuó, “porque le rebotas una pregunta a alguien y tal vez uno o dos años después te ayuden a encontrar una respuesta”. El tema principal se centró en los lagos subterráneos. ¿Cuánto calor se necesitaría para mantener el agua líquida debajo de todo ese hielo? ¿Podría la salmuera reducir el punto de congelación del agua lo suficiente como para mantenerla líquida?

Isaac Smith de la Universidad de York, de Toronto, aparece bien abrigado en esta imagen mientras trabajaba en un laboratorio congelando de arcillas de esmectita con nitrógeno líquido, para probar cómo responden a las señales de radar. Los resultados han desafiado la hipótesis de que se pueden encontrar lagos subterráneos en el polo sur de Marte.
Créditos: Universidad de York/Craig Rezza.

Por supuesto, no fue la primera vez que una interesante hipótesis relacionada con el agua, desencadena una serie de investigaciones. En 2015, el Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA encontró lo que parecían rayas de arena húmeda corriendo por las pendientes, un fenómeno llamado “líneas de pendiente recurrentes”. Observaciones repetidas utilizando la cámara HiRISE (High-Resolution Imaging Science Experiment) de la nave espacial, revelaron que esto es más probable que sea el resultado de los flujos de arena. Un artículo publicado a principios de este año encontró muchas líneas de pendiente recurrentes después de una tormenta de polvo global en Marte en 2018.El hallazgo sugirió que el polvo que se deposita en las pendientes desencadena flujos de arena, que, a su vez, exponen los materiales subterráneos más oscuros, que dan a las líneas su coloración distintiva. .

Al igual que con la hipótesis de la arena húmeda, varios científicos comenzaron a pensar en formas de probar la hipótesis de los lagos subterráneos. “Hubo la sensación de que deberíamos tratar de abordar esto”, dijo Isaac Smith de la Universidad de York en Toronto, quien organizó la conferencia en Ushuaia y dirigió el estudio más reciente que muestra que las arcillas pueden explicar las observaciones.

Demasiado frío para los lagos

Entre esos científicos estaba Plaut. Él y Aditya Khuller, un estudiante de doctorado de la Universidad Estatal de Arizona que estaba becado en JPL, analizaron 44.000 ecos de radar de la base del casquete polar de 15 años de datos de MARSIS. Aparecieron docenas de reflejos más brillantes como los del estudio de 2018. Pero en su artículo recientemente publicado en Geophysical Research Letters, encontraron muchas de estas señales en áreas cercanas a la superficie, donde debería estar demasiado fría para que el agua permanezca líquida, incluso cuando se mezcla con percloratos, un tipo de sal que se encuentra comúnmente en Marte que puede reducir la temperatura de congelación del agua.

Luego, dos equipos científicos por separado, analizaron las señales de radar para determinar si algo más podría estar produciendo esas señales.

Carver Bierson, de ASU, completó un estudio teórico que sugiere que existen varios materiales que podrían causar esas señales como arcillas, minerales que contienen metales y hielo salino. Pero Isaac Smith, de la Universidad de York, sabiendo que un grupo de arcillas llamadas esmectitas estaban presentes en todo Marte, fue más allá en un tercer artículo independiente: midió las propiedades de la esmectita en un laboratorio.

Las esmectitas parecen rocas ordinarias, pero se formaron hace mucho tiempo por medio del agua líquida. Smith colocó varias muestras de esmectita en un cilindro diseñado para medir cómo las señales de radar interactuarían con ellas. También los roció con nitrógeno líquido, congelándolos a menos 50 grados Celsius, aproximadamente a lo que estarían en el polo sur marciano.

“El laboratorio estaba frío”, dijo Smith. “Era invierno en Canadá en ese momento, e introducir nitrógeno líquido a la habitación la hacía más fría. Estaba envuelto en un gorro, chaqueta, guantes, bufanda y una máscara debido al COVID-19. Fue bastante incómodo”.

Después de congelar las muestras de arcilla, Smith descubrió que su respuesta coincidía casi perfectamente con las observaciones del radar MARSIS. Luego, su equipo y él buscaron arcillas presentes en Marte cerca de esas observaciones de radar. Se basaron en datos del MRO, que lleva un mapeador de minerales llamado Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer, o CRISM.

Bingo. A pesar de que CRISM no puede sondear a través del hielo, Smith encontró esmectitas esparcidas en las cercanías de la capa de hielo del polo sur. El equipo de Smith demostró que la esmectita congelada puede crear esos reflejos (no se requieren cantidades inusuales de sal o calor) y que están presentes en el polo sur.

No hay forma de confirmar a qué se deben exactamente las señales brillantes del radar sin aterrizar en el polo sur de Marte y excavar kilómetros de hielo. Pero los artículos recientes han ofrecido explicaciones plausibles que son más lógicas que el agua líquida. “En la ciencia planetaria, a menudo nos acercamos poco a poco a la verdad”, dijo Plaut. “El documento original no probaba que fuera agua, y estos nuevos documentos no prueban que no lo sea. Pero tratamos de reducir las posibilidades tanto como sea posible para llegar a un consenso”.

Más sobre MRO

JPL, una división de Caltech en Pasadena, California, gestiona la misión MRO para la Science Mission Directorate de la NASA en Washington. La Universidad de Arizona, en Tucson, opera HiRISE, que fue construida por Ball Aerospace & Technologies Corp., en Boulder, Colorado. Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory en Laurel, Maryland, lideró el trabajo para construir el instrumento CRISM y opera CRISM en coordinación con un equipo internacional de investigadores de universidades, el gobierno y el sector privado.

Versión en inglés de esta noticia

Edición: R. Castro.