Venus puede tener fosfina, pero Marte tiene lagos de agua LÍQUIDA

El lago subterráneo descubierto se encuentra cerca del polo sur marciano cubierto de hielo. La imagen fue tomada por la nave espacial Mars Express de la ESA, que también lleva el instrumento de radar MARSIS.
Créditos: ESA / DLR / FU Berlín / Bill Dunford.

Este último mes ha sido enorme para nuestros planetas vecinos. Se detectó fosfina en Venus y puede apuntar hacia la vida microbiana. ¡Ahora, el agua líquida ha sido confirmada y mapeada debajo de la superficie de Marte! El agua fue descubierta en 2018 por la nave espacial Mars Express debajo de una capa de hielo cerca del Polo Sur del planeta. El artículo de hoy utilizó el mismo instrumento, el Mars Advanced Radar for Subsurface & Ionosphere Sounding ( MARSIS ), para observar la región con más detalle. 

Agua en Marte: una saga

La búsqueda de agua en Marte ha sido larga y en su mayoría ha dado como resultado el hallazgo de mucho hielo. El Polo Norte representa mucho de eso, mientras que el Polo Sur es más pequeño y contiene una gran cantidad de dióxido de carbono sólido. Los científicos también han encontrado evidencia de agua que anteriormente fluía en el planeta, e incluso un océano completo perdido . Pero la idea principal es esta: Marte alguna vez tuvo agua y ahora tiene mucha menos, posiblemente debido a un evento de calentamiento global extremo . Encontrar el agua líquida que podría tener Marte es realmente importante porque es nuestra mejor oportunidad de encontrar signos de vida en el planeta rojo. 

Lagos subsuperficiales en la Tierra

Para encontrar agua debajo de la superficie de Marte, los investigadores utilizaron la misma técnica que se usa para encontrar lagos subterráneos en la Tierra. Se trata del sondeo por eco de radio . Básicamente, MARSIS hizo rebotar ondas de radio en Marte y midió lo que se reflejaba. La Figura 1 explica cómo funciona el sondeo por eco de radio. El tiempo que tarda una señal en regresar al satélite depende del grosor de la capa de hielo. La intensidad de la señal de retorno depende de qué tan reflectante sea la superficie debajo del hielo. Al medir estas propiedades, los autores de hoy pudieron determinar las estructuras debajo de una región de hielo en el polo sur de Marte.

Figura 1. La técnica de sondeo por eco de radio implica enviar una onda de radio desde un transmisor a través del hielo. La onda golpea el lecho de roca debajo del hielo y se refleja siendo luego recogida por un receptor. El tiempo que tarda la onda en viajar de regreso al receptor depende del grosor del hielo. La cantidad de energía reflejada depende de la reflectividad del lecho rocoso (¡o del agua líquida subsuperficial!).
Crédito: Figura tomadas del paper de los investigadores.

Cartografía de los lagos marcianos

El artículo de hoy utilizó tres medidas principales de sondeos de eco de radio para identificar lagos subterráneos en Marte. La primera fue la intensidad de la señal, que se correlaciona directamente con la reflectancia de la superficie debajo del hielo. El agua tiene una reflectividad más alta que la roca, por lo que las intensidades más altas corresponden al agua líquida . La segunda fue la agudeza, una medida de la suavidad de la superficie bajo el hielo. Una mayor agudeza significa una superficie más lisa, que también corresponde al agua líquida porque, como puede imaginar, el agua es ‘más lisa’ que la roca. La tercera fue la variabilidad de la intensidad. Esta es mayor cuando hay una transición de una región seca a una región húmeda debajo de la superficie del hielo. Existe una regla general de que la variabilidad superior a 6 dB corresponde al agua

Los autores primero exploraron la región como un todo (que se muestra en la Figura 2) midiendo el espesor del hielo. Descubrieron que tanto la elevación de la región como el grosor de la capa de hielo disminuyen hacia el norte (hacia abajo y hacia la izquierda en la Figura 2). Esto significa que la capa base es relativamente plana debajo del hielo. 

La Figura 2 muestra los resultados de la intensidad y la agudeza de la señal. Las regiones azules en cada panel representan ubicaciones probables de agua líquida debajo del hielo. El agua previamente detectada de 2018 se encuentra en el punto (0,0) de las imágenes y está rodeada por otras estructuras similares a estanques. 

Figura 2. La región de hielo que se examinó en Marte. 


El centro está ubicado en (0,0) y corresponde a la detección previa de agua de 2018. Las líneas blancas representan las pistas que se discutirán en la Figura 3. (a) La intensidad del eco de radio medida por MARSIS. Una mayor intensidad (más azul) significa una mayor reflectividad, que puede corresponder a la presencia de agua. Es evidente que hay agua en la ubicación central y es probable que haya agua esparcida en los estanques circundantes. 
(b) La agudeza de la región, que está relacionada con la suavidad de la capa de material debajo del hielo. Los valores más altos y suaves pueden corresponder al agua. 
El patrón de estanques imita la intensidad en (a). Vea la Figura 4 en el documento.

Crédito: Figura tomadas del paper de los investigadores.

Para observar partes específicas de la región, los autores eligieron cuatro perfiles para examinar, representados por las líneas blancas en la Figura 2. Dos de los perfiles estaban en una región oscura y ‘seca’ (I y II), mientras que dos atravesaban el agua conocida, brillante (III y IV). Estos perfiles se muestran en la Figura 3. Las líneas negras muestran la superficie del hielo, mientras que las líneas rojas representan la capa base de material. Los picos en rojo, especialmente aquellos por encima de 6 dB en la variabilidad de intensidad (tercera columna), corresponden a estanques de agua.

Figura 3. Perfiles de las líneas blancas de la Figura 2.

Las líneas I y II corresponden a regiones fuera del área brillante y probablemente húmeda. Las líneas III y IV cruzan directamente sobre el área brillante que se identificó como agua líquida en un estudio anterior. 
Las líneas negras representan la capa de hielo, mientras que las líneas rojas representan la capa base debajo del hielo. La primera columna muestra la intensidad normalizada de la onda de retorno. Para las regiones con posible agua (III y IV), la capa base alcanza un pico por encima de la capa de hielo. La segunda columna muestra la agudeza normalizada, que también muestra picos en regiones con posible agua. La tercera columna muestra la variabilidad de la señal. Todo lo que esté por encima de la línea azul discontinua es un candidato a agua líquida. 
Vea la Figura 3 en el documento.

Otros resultados

Los autores argumentan que algunas de las regiones azules en la Figura 2 que no alcanzan el límite de 6 dB en la Figura 3 podrían contener agua líquida. Sería en pequeñas cantidades o en forma de sedimento húmedo.  También encontraron que el área del lago más grande de la región (ubicado en (0,0) en la Figura 2) es de 20 × 30 km. ¡Aproximadamente la misma área que la ciudad de Chicago!

¿Pero no es Marte demasiado frío para el agua?

Probablemente se estuvo haciendo esta pregunta todo el tiempo que estuvo leyendo este artículo. ¡Y tienes razón! Marte es demasiado frío para que exista agua líquida normal sin que suceda algo más. Ha habido algunas teorías de que la actividad magmática (¡el magma fluye!) podría calentarla lo suficiente como para que exista agua líquida en Marte. Pero los autores de hoy ofrecen otra explicación: salmueras . La salmuera es básicamente agua súper salada. La mezcla de sal y agua reduce su punto de congelación, lo que permite que la salmuera permanezca líquida a temperaturas mucho más bajas. Una vez que se forma el líquido (digamos que se derrite cuando Marte está en su punto más cálido), tiene dificultades para recristalizarse en un sólido. 

Encontrar estanques de agua en Marte no solo es genial, sino que también puede apuntarnos hacia otras formas de vida en nuestro Sistema Solar. En la Tierra, el agua líquida es necesaria para casi todas las formas de vida . Encontrar estos estanques en Marte presenta una nueva posibilidad de vida en el planeta rojo. También demuestra la efectividad del sondeo de eco de radio para mapear el agua debajo de una superficie helada. Esta técnica podría usarse para explorar lunas como Encelado y Europa . 

Fuente: astrobites.

Artículo original: » Venus May Have Phosphine, But Mars Has Lakes Of LIQUID Water«. Ashley Piccone. Daily Paper Summaries . Oct 3, 2020. 

Astrobite editado por: Brent Shapiro-Albert.

El paper

Este artículo es el comentario por  Ashley Piccone del siguiente paper:

Title: Multiple subglacial water bodies below the south pole of Mars unveiled by new MARSIS data.

Authors: Sebastian Emanuel Lauro, Elena Pettinelli, Graziella Caprarelli. Luca Guallini, Angelo Pio Rossi, Elisabetta Mattei, Barbara Cosciotti, Andrea Cicchetti. Francesco Soldovieri, Marco Cartacci, Federico Di Paolo, Raffaella Noschese & Roberto Orosei.

First Author’s Institution: Dipartimento di Matematica e Fisica, Università degli studi Roma Tre, Rome, Italy.

Status: Published in Nature Astronomy, open access.

Material relacionado

El descubrimiento de agua bajo el Polo Sur de Marte en 2018.

Mars Express detecta agua enterrada bajo el polo sur de Marte. Las imágenes están explicadas en el artículo que sigue.
Créditos: Context map: NASA/Viking; THEMIS background: NASA/JPL-Caltech/Arizona State University; MARSIS data: ESA/NASA/JPL/ASI/Univ. Rome; R. Orosei et al 2018.

La evidencia del pasado acuático del Planeta Rojo prevalece en su superficie. Se ve en forma de vastas redes de valles fluviales secos y gigantescos canales de salida claramente representados por naves espaciales en órbita. Los orbitadores, módulos de aterrizaje y vehículos exploradores que exploran la superficie marciana, también descubrieron minerales que solo pueden formarse en presencia de agua líquida.

Los datos de radar recopilados por Mars Express de la ESA apuntan a un estanque de agua líquida. Se encuentra enterrado bajo capas de hielo y polvo en la región del polo sur de Marte.

El artículo siguiente lo presenta.

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