¿Qué pasó con el agua de Marte? Todavía está atrapada allí

Nuevos datos desafían la teoría arraigada de que toda el agua de Marte escapó al espacio

Vista Global de Marte en colores. El balance de color seleccionado para estas imágenes fue diseñado para estar cerca del color natural para las regiones rojizas brillantes como Tharsis y Arabia. Los datos han sido » modificados de tal manera que las regiones relativamente oscuras aparecen más oscuras y menos rojizas que su apariencia natural. Más información.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/USGS.

Hace miles de millones de años, el Planeta Rojo era mucho más azul. Según la evidencia que aún se encuentra en la superficie, abundante agua fluyó a través de Marte y formó charcos, lagos y océanos profundos. La pregunta, entonces, es ¿a dónde se fue toda esa agua?

La respuesta: a ninguna parte. Una porción significativa del agua de Marte, entre el 30 y el 99 por ciento, está atrapada dentro de minerales en la corteza del planeta.  Este es el resultado de una nueva investigación de Caltech y JPL. La investigación desafía la teoría actual de que el agua del Planeta Rojo se escapó al espacio.

El Marte joven albergaba un gran volumen de agua que luego desapareció y que el escape atmosférico no lo explica

El equipo de Caltech / JPL descubrió que hace unos cuatro mil millones de años, Marte albergaba un volumen importante de agua. Este era suficiente para haber cubierto todo el planeta en un océano de unos 100 a 1.500 metros de profundidad. Es un volumen aproximadamente equivalente a la mitad del Océano Atlántico de la Tierra. Pero, mil millones de años después, el planeta estaba tan seco como lo está hoy. Anteriormente, los científicos que buscaban explicar qué sucedió con el agua que fluía en Marte habían sugerido que escapó al espacio. Fue consecuencia de la baja gravedad de Marte. Aunque algo de agua salió de Marte de esta manera, ahora parece que tal escape no puede explicar la mayor parte de la pérdida de agua.

«El escape atmosférico no explica completamente los datos que tenemos sobre la cantidad de agua que realmente existió una vez en Marte», dice Eva Scheller (MS ’20). Ella es candidata a doctorado de Caltech y autora principal de un artículo sobre la investigación, publicado por la revista Science el 16 de Marzo. Fue presentado ese mismo día en la Lunar and Planetary Science Conference (LPSC). Los coautores de Scheller son los siguientes. Bethany Ehlmann, Profesora de Ciencia Planetaria y Directora Asociada del Instituto Keck de Estudios Espaciales. Yuk Yung, Profesor de Ciencia Planetaria e Investigador Científico Senior del JPL. La estudiante graduada de Caltech Danica Adams; y Renyu Hu, Científico Investigador del JPL.  Caltech gestiona el JPL para la NASA.

Estudiando la cantidad de agua en el tiempo: siguiendo una pista

El equipo estudió la cantidad de agua en Marte a lo largo del tiempo en todas sus formas (vapor, líquido y hielo). También analizaron la composición química de la atmósfera y la corteza actuales del planeta. Lo hicieron a través del análisis de meteoritos y utilizando datos proporcionados por rovers y orbitadores de Marte. Miraron en particular la relación de deuterio a hidrógeno (D / H).

El agua está formada por hidrógeno y oxígeno: H2O. Sin embargo, no todos los átomos de hidrógeno son iguales. Hay dos isótopos estables de hidrógeno. La gran mayoría de los átomos de hidrógeno tienen solo un protón dentro del núcleo atómico. Una pequeña fracción (alrededor del 0.02 %) existe como deuterio, o el llamado hidrógeno «pesado», que tiene un protón y un neutrón en el núcleo.

Al hidrógeno más liviano (conocido como protio) le resulta más fácil escapar de la gravedad del planeta al espacio que a su contraparte más pesada. Entonces, el escape del agua de un planeta por su atmósfera superior dejaría una señal reveladora en la proporción de deuterio a hidrógeno en su atmósfera. Es decir, quedaría una porción descomunal de deuterio.

La pérdida de agua únicamente a través de la atmósfera no puede explicarlo todo. La propuesta de los minerales hidratados

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

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. Debido a que la Tierra es tectónicamente activa, la corteza vieja se funde continuamente en el manto y forma una nueva corteza en los límites de las placas. De esa manera se reciclan el agua y otras moléculas de regreso a la atmósfera a través del vulcanismo. Marte, sin embargo, es mayormente inactivo desde el punto de vista tectónico, por lo que el «secado» de la superficie, una vez que ocurre, es permanente.

Anteriormente se sospechaba que la mayor parte del agua de Marte se había perdido en el espacio. Sin embargo una parte significativa, entre el 30 y el 90 por ciento, se perdió debido a la hidratación de la corteza, según un nuevo estudio. 
Algo de agua se liberó del interior a través del vulcanismo, pero no la suficiente para reponer el suministro del planeta
, que alguna vez fue significativo. 
La evidencia del destino del agua se encontró en la proporción de deuterio a hidrógeno en la atmósfera y las rocas del planeta. 
Crédito: Instituto de Tecnología de California (Calthec)
.

La importancia de tener múltiples formas de sondear el Planeta Rojo

«El escape atmosférico claramente tuvo un papel en la pérdida de agua. Pero los hallazgos de la última década de las misiones a Marte han señalado el hecho de que existía esta enorme reserva de antiguos minerales hidratados. Su formación ciertamente disminuyó la disponibilidad de agua con el tiempo», dice Ehlmann.

«Toda esta agua fue secuestrada bastante temprano, y luego nunca volvió a salir», dice Scheller. La investigación, se basó en datos de meteoritos, telescopios, observaciones satelitales y muestras analizadas por rovers en Marte. Esto Ilustra la importancia de tener múltiples formas de sondear el Planeta Rojo, dice ella.

Futuras investigaciones del equipo

Ehlmann, Hu y Yung colaboraron previamente en una investigación que busca comprender la habitabilidad de Marte rastreando la historia del carbono. Esto es porque el dióxido de carbono es el componente principal de su atmósfera. A continuación, el equipo planea continuar utilizando datos de composición isotópica y mineral para determinar el destino de los minerales que contienen nitrógeno y azufre. Además, Scheller planea continuar examinando los procesos por los cuales el agua de la superficie de Marte se perdió en la corteza. Utilizará experimentos de laboratorio que simulan los procesos de meteorización marcianos, así como a través de observaciones de la corteza antigua por el rover Perseverance.  Scheller y Ehlmann también ayudarán en las operaciones de ‘Marte 2020’ para recolectar muestras de rocas para regresar a la Tierra. Esto permitirá a los investigadores y sus colegas probar estas hipótesis sobre los impulsores del cambio climático en Marte.

El paper, se titula » Secado a largo plazo de Marte causado por el secuestro de volúmenes de agua a escala oceánica en la corteza«. Se publicó en Science el 16 de Marzo de 2021.

Este trabajo fue financiado con subsidios otorgados por las siguientes instituciones. ‘NASA Habitable Worlds’, ‘NASA Earth and Space Science Fellowship (NESSF)’, y ‘Future Investigator in NASA Earth and Space Science and Technology’ (FINESST).

Fuente: California Institute of Technology, Calthec.

Artículo original: «What Happened to Mars’s Water? It is Still Trapped There«. Robert Perkins. March 16, 2021.

Material relacionado

Agua en el Marte antiguo

Marte aparece como un globo rojo anaranjado con manchas más oscuras y casquetes de hielo blancos visibles en ambos polos. Imagen en color real de Marte tomada por el instrumento OSIRIS en la nave espacial Rosetta  durante su sobrevuelo del planeta en Febrero de 2007. La imagen se generó utilizando los filtros naranja (rojo), verde y azul de OSIRIS.
Crédito: ESA & MPS.

Un meteorito que se originó en Marte hace miles de millones de años revela detalles de eventos de impacto antiguos en el planeta rojo. Ciertos minerales de la corteza marciana en el meteorito están oxidados, lo que sugiere la presencia de agua durante el impacto que creó el meteorito. El hallazgo ayuda a llenar algunos vacíos en el conocimiento sobre el papel del agua en la formación de planetas.

Antiguas reservas de agua dentro de Marte

Meteorito marciano NWA 7034, también conocido como «Black Beauty» y Marte.
Crédito: Museo de Historia Natural, Londres.

Según un nuevo estudio, el manto de Marte puede contener múltiples reservorios distintos de agua unida a minerales preservados de la historia temprana del planeta.

Marte tiene lagos de agua líquida enterrados

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.

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. 

Antigua Mega Inundación en el Ecuador Marciano

Esta imagen compuesta en falso color del Monte Sharp dentro del cráter Gale en Marte muestra a los geólogos un entorno planetario cambiante. En Marte, el cielo no es azul. Pero la imagen se hizo para parecerse a la Tierra para que los científicos pudieran distinguir las capas de estratificación. Crédito: NASA / JPL – Calthec.

Inundaciones de magnitud inimaginable una vez atravesaron el cráter Gale en el ecuador de Marte hace unos 4 mil millones de años. Es un hallazgo que sugiere la posibilidad de que haya existido vida allí, según los datos recopilados por el rover Curiosity de la NASA. 

El mejor lugar para la vida en Marte es profundo, profundo, debajo de la superficie

Esta es una reproducción en falso color, exagerada verticalmente, de un gran canal tallado por el agua en Marte llamado Dao Vallis. Crédito: ESA/DLR/FU BERLIN.

Según un nuevo estudio de la Universidad de Rutgers-New Brunswick, el lugar más probable para encontrar evidencia de vida, está varios kilómetros debajo de la superficie. Es allí (argumentan) donde el agua todavía existe en forma líquida. Esto probablemente sea el resultado del calentamiento geotérmico que derrite gruesas capas de hielo subterráneas. Esta investigación podría ayudar a resolver cuestiones persistentes, como la paradoja del joven y débil Sol.

Curiosidades

Nuevo mapa de hielo en marte ayudará a futuras misiones con tripulación

Estas dos vistas muestran el hemisferio norte de Marte utilizando una proyección ortográfica centrada en el polo norte. 
A la izquierda._ El sombreado gris claro muestra la zona de estabilidad del hielo del norte, que se superpone con el sombreado púrpura de la región de estudio SWIM. 
A la derecha._ El sombreado azul-gris-rojo muestra dónde el estudio SWIM encontró evidencia de la presencia (azul) o ausencia (rojo) de hielo enterrado en Marte. 
La intensidad de los colores refleja el grado de coherencia entre los conjuntos de datos.

Crédito: Morgan y col. / Astronomía de la naturaleza 2021.

En las últimas semanas, tres naves espaciales diferentes llegaron con éxito a Marte, incluido el rover Perseverance. Pero las sondas y los robots son solo el comienzo. El objetivo final de todas estas misiones remotas es construir una base de conocimientos suficiente para que algún día podamos enviar humanos a Marte. Sin embargo, antes de que este sueño se convierta en realidad, hay mucho trabajo de preparación por hacer.

La mayoría de las propuestas de misiones tripuladas dependen del hielo marciano para generar combustible de retorno. Por ello, saber exactamente dónde encontrar depósitos grandes y accesibles es vital antes de elegir un lugar de aterrizaje. Y los polos, donde se encuentra la mayor parte del agua conocida, son demasiado inhóspitos. Entonces, la NASA financió el proyecto Subsurface Water Ice Mapping (SWIM) para buscar recursos de hielo enterrados en las latitudes medias del Planeta Rojo.

Marcar el enlace permanente.

Comentarios cerrados.