¿Por qué Marte podría esconder océanos de agua debajo de su superficie?

Hace mucho tiempo, Marte fue un planeta húmedo con abundantes cuerpos de agua en su superficie. Pero eso cambió drásticamente hace unos 3000 millones de años. ¿Qué pasó con toda su agua? ¿A dónde se fue? Son las grandes preguntas que se hacen hoy los científicos que estudian al planeta rojo con sus telescopios, satélites que lo orbitan y rovers que lo recorren.

Un nuevo estudio científico asegura que el agua en Marte, desde un 30% de ella hasta un 99%, podría estar atrapada ahora en los minerales de la corteza marciana, lo que contradice la noción de larga data que afirmaba que simplemente se había perdido en el espacio al escapar a través de la atmósfera superior.

Investigaciones anteriores dieron cuenta que Marte estuvo lo suficientemente húmedo como para cubrir toda su superficie con un océano de agua de unos 100 a 1500 metros de profundidad, que contenía aproximadamente la mitad de agua actual del Océano Atlántico de la Tierra, dijo la NASA en un comunicado.

Dado que hay vida prácticamente en todas partes de la Tierra donde hay agua, esta historia del agua en Marte plantea la posibilidad de que Marte alguna vez fue el hogar de la vida, y podría albergarla todavía. Sin embargo, Marte ahora es frío y seco. Anteriormente, los científicos pensaban que después de que el planeta rojo perdió su campo magnético protector, la radiación solar y el viento solar lo despojaron de gran parte de su aire y agua. La cantidad de agua que Marte todavía posee en su atmósfera y el hielo solo lo cubriría con una capa global de agua de aproximadamente 20 a 40 metros de espesor.

“Hallamos que la mayor parte del agua de Marte se perdió en la corteza. El agua se perdió hace unos 3.000 millones de años, lo que significa que Marte ha sido el planeta seco que es hoy durante este tiempo”, afirmó la doctora del Instituto de Tecnología de California Eva Scheller, autora principal del estudio financiado por la NASA y publicado esta semana en la revista Science, quien afirmó que el planeta rojo perdió entre el 40% y el 95% de su agua hace unos 4,1 mil millones a 3,7 mil millones de años. Su modelo sugirió que la cantidad de agua en el planeta rojo alcanzó sus niveles actuales hace unos 3.000 millones de años.

Según Scheller, el escape atmosférico de agua no explica completamente los datos que tenemos sobre la cantidad de líquido que realmente existió alguna vez en Marte. Utilizando una gran cantidad de datos de misiones cruzadas archivados en el Sistema de Datos Planetarios (PDS), el equipo de investigación de la NASA integró datos de múltiples misiones del Programa de Exploración de Marte y de trabajo de laboratorio con meteoritos. Específicamente, el equipo estudió 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.

Pero los científicos no creen que la pérdida de agua en Marte haya sido únicamente a través de la atmósfera ya que la misma no puede explicar la cantidad de deuterio observada en la atmósfera marciana. 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 la atmósfera, puede explicar la señal de deuterio a hidrógeno observada dentro de la atmósfera marciana. “Hay tres procesos clave dentro de este modelo: entrada de agua del vulcanismo, pérdida de agua en el espacio y pérdida de agua en la corteza. A través de este modelo y comparándolo con nuestro conjunto de datos de isótopos de hidrógeno, podemos calcular cuánta agua se perdió en el espacio y cuánta en la corteza”, afirmó Scheller.

Los investigadores sugirieron que gran parte del agua en realidad no abandonó el planeta, sino que terminó atrapada en varios minerales que contienen agua como parte de su estructura mineral, en particular arcillas y sulfatos. Esta agua atrapada, si bien parece ser abundante en su conjunto, podría no proporcionar un recurso práctico para futuras misiones de astronautas a Marte.

“La cantidad de agua dentro de una roca o mineral es muy pequeña. Uno tendría que calentar mucha roca para liberar agua en una cantidad apreciable”, concluyó Scheller. “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 de regreso 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”, destaca el estudio.

“Los materiales hidratados en nuestro propio planeta se reciclan continuamente a través de las placas tectónicas. Debido a que tenemos mediciones tomadas de varias naves espaciales que lo orbitan, podemos ver que Marte no se recicla, por lo que el agua ahora está encerrada en la corteza o se ha perdido en el espacio”, afirmó Michael Meyer, científico principal del Programa de Exploración de Marte de la NASA en Washington. 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 (rocas y polvo rotos).

Scheller y Ehlmann ayudarán en las operaciones del rover Perseverance para recolectar estas muestras que serán devueltas a la Tierra a través del programa Mars Sample Return, que permitirá el muy esperado examen adicional en laboratorio de estas hipótesis sobre los impulsores del cambio climático de Marte. Comprender la evolución del entorno marciano es un contexto importante para entender los resultados de los análisis de las muestras devueltas, así como comprender cómo cambia la habitabilidad con el tiempo en los planetas rocosos.

La investigación y los hallazgos descritos en el documento destacan las contribuciones significativas 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, ilustra la importancia de tener múltiples formas de sondear el Planeta Rojo.

Los resultados de la investigación 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 y científico investigador principal del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA; Danica Adams, estudiante graduada de Caltech; y Renyu Hu, científico investigador del JPL.

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