Cualquiera a quien le interese el Sistema Solar y sus planetas e investigue algunas características sobre Marte, nuestro planeta vecino, rápidamente se encontrará con imágenes de un planeta rojo y árido. Un planeta desértico muy frio que posee escasa cantidad de agua, mayormente en forma de hielos polares.
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Sin embargo, hace unos 3500 millones de años atrás, Marte era un planeta con abundantes cuerpos de agua en su superficie. Esto lo evidencia la información obtenida en las misiones enviadas al planeta rojo, las cuales muestran en su superficie formas en la topografía superficial que evidencian la presencia de agua en paisajes de su pasado lejano. Las imágenes analizadas muestran antiguas líneas de costas, paleo-lagos, canales fluviales, depósitos lacustres y deltas, entre otras geoformas típicas del accionar y de la presencia de agua. Se cree que Marte poseía tanta cantidad de agua como generar una capa equivalente global, global equivalent layer (GEL) en inglés, de hasta 1400 metros de profundidad. Esta capa equivalente en la actualidad ronda solo entre los 20 y 40 metros.
Cráter Jezero, sitio de aterrizaje del último rover llamado Perseverance enviado por la NASA. Este lugar es de interés ya que se supone que en algún momento del pasado geológico de Marte, fue contenedor de un gran lago. Se observa arriba a la izquierda la entrada de un cauce, quizás un antiguo rio, y el delta que el mismo dejó al ingresar al lago, detalle observado en el zoom. Es actualmente estudiado buscando evidencia fósil de vida microbiana. Fuente: https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/crater-jezero-lugar-idoneo-para-encontrar-vida-marte_16393 https://www.sciencemag.org/news/2018/10/nasas-next-mars-rover-could-explore-former-mineral-springs-and-fossil-river-delta
Se estima que hace 3000 millones de años atrás se produjo este drástico cambio en sus condiciones, y los científicos están cada vez más cerca de revelar el destino de toda el agua aparentemente perdida.
Hace unas semanas se publicó en la revista Science un trabajo científico de la Dra. Eva Scheller, investigadora del Instituto de Tecnología de California- Estados Unidos, junto a su equipo de trabajo, en el cual se explica un modelo matemático que muestra algunos destinos posibles para el agua aparentemente perdida. En este modelo se cuantifica la cantidad de minerales hidratados existentes en la corteza marciana, como lo son las arcillas, y se sugiere que entre el 30 y 90% del agua original de Marte está atrapada dentro de esos minerales.
Esta publicación empieza a dilucidar entonces un posible destino final del agua en Marte, ¿Hay un océano escondido en las rocas?
Anteriormente se creía que Marte experimentó una importante pérdida de agua debido al escape atmosférico de la misma, es decir la pérdida de la misma hacia el espacio exterior. Se pensaba que el agua de la superficie marciana se transformó completamente en vapor de agua y que luego se disoció en la atmósfera como consecuencia de la radiación cósmica, liberando átomos de oxígeno e hidrógeno. Este último, debido a la débil fuerza de gravedad de este planeta (recordemos que su masa es la décima parte de la Tierra), sumado a la falta de un campo magnético protector, escapó hacia el espacio exterior.
Sin embargo, al estudiar la tasa de escape de hidrógeno actual, y asimilando que siempre fue constante a lo largo del tiempo, se observa que es demasiado pequeña para eliminar grandes volúmenes de agua. ¿Cómo se obtuvo esta información? Analizando la relación de la cantidad presente de los dos isótopos principales del hidrógeno, el hidrógeno normal (1H) y el deuterio (D o 2H) en la forma deuterio/hidrógeno.
Recordemos que ciertos elementos poseen átomos con distinta cantidad de neutrones en su núcleo e igual cantidad de protones. En química estos son llamados isótopos de dicho elemento. El hidrógeno “normal”, posee en su núcleo solamente un protón, mientras que su isótopo, el deuterio, posee un neutrón y un protón, siendo este último, ¨más pesado¨ debido a esta partícula extra.
Debido a que el escape desde la atmósfera hacia el espacio exterior elimina principalmente hidrógeno “normal”, por ser más liviano y por lo tanto tener una velocidad de movimiento molecular mayor, y deja deuterio (por su menor velocidad), 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 mayor cantidad de deuterio acumulado.
Sin embargo, como hemos expuesto anteriormente, la explicación de la pérdida de agua utilizando esta relación de isótopos, no explica de manera conclusa los volúmenes faltantes de agua en Marte. Por lo que este nuevo trabajo científico propone la existencia de reservorios de agua que quedaron retenidos en ciertos minerales. Gracias a este nuevo descubrimiento de la Dra. Scheller y su equipo, ahora se cree que los minerales hidratados fueron el mayor sumidero de agua en el pasado marciano y que entre un 30% hasta un 99%, podría estar atrapada en estos minerales.
Scheller y su equipo demostraron que minerales como la esméctita (un tipo de arcilla) observada mediante teledetección y en mediciones en la superficie marciana pueden explicar la brecha entre los volúmenes de agua antiguos de este planeta y la cantidad de agua actual, presente como hielo en los polos marcianos.
Imagen de la superficie marciana donde se observan las típicas formas de desecación de las arcillas. Fuente: https://www.dw.com/es/gran-parte-del-agua-antigua-del-planeta-marte-estar%C3%ADa-atrapada-en-su-corteza/a-56918290
El equipo de investigadores llegó a una conclusión razonable planteando la existencia de una combinación de dos mecanismos: por un lado la retención de agua en los minerales hidratados de la corteza y por otro, la pérdida de agua por escape atmosférico. Ya que de esta manera es posible explicar la relación isotópica de deuterio a hidrógeno encontrada.
Sin embargo, este modelo tiene varias suposiciones, como la presencia de un clima cálido- húmedo para mantener al agua en estado líquido y además, garantizar la formación de minerales hidratados (arcillas) durante las reacciones meteorización de las rocas. A su vez, el modelo contemplaba un aumento en el contenido de oxígeno en la atmósfera marciana el cual generaría la oxidación de los minerales de la superficie marciana, con procesos muy similares a los que suceden actualmente en nuestro planeta pero con la diferencia de que en Marte todo el oxígeno quedó incorporado en los minerales. Los minerales hidratados son comunes en la Tierra, pero gracias a la Tectónica de Placas, que recicla la corteza terrestre y activa el vulcanismo en el globo, el agua presente en estos minerales es devuelta a la hidrosfera. En cambio, la hidratación en Marte fue un proceso irreversible ya que este planeta no posee un mecanismo de reciclaje como lo son las placas tectónicas. “Los minerales hidratados en nuestro planeta se reciclan continuamente a través de las placas tectónicas. Mientras que, como es evidenciado en mediciones realizadas por varias naves espaciales que orbitan Marte, se observa que no existe un mecanismo de reciclado allí, por lo que el agua ahora está encerrada en la corteza o se ha perdido en el espacio”, afirmó Michael Meyer, investigador principal del Programa de Exploración de Marte de la NASA.
Reciclaje a través de la Tectónica de Placas:
La tectónica de placas en nuestro planeta es el motor que permite que existan cordilleras majestuosas, actividad sísmica y presencia de volcanes.
Este proceso existe gracias a un mecanismo de convección de los materiales en el manto terrestre, que se mueven en forma ascendente/descendente debido a las diferentes densidades a lo largo del mismo y que genera el movimiento de las placas litosféricas suprayacentes, que forman la porción superior de nuestro planeta. Recordemos que la litosfera (compuesta por la corteza y la parte superior del manto) en realidad no corresponde a una única placa, sino a varias placas litosféricas interactuando entre sí, alejándose, acercándose o moviéndose paralelamente. Este mecanismo garantiza el reciclado de materiales minerales y además de algunos compuestos volátiles como el dióxido de carbono o el agua.
Profundizando en este concepto y exponiéndolo simplificadamente, podemos afirmar que el mecanismo funciona de la siguiente manera: los minerales hidratados (como las arcillas) presentes en las rocas o los sedimentos oceánicos, son reincorporados al interior de la Tierra durante el proceso de subducción de placas oceánicas, es decir cuando el suelo oceánico se sumerge en el manto a lo largo de un un borde convergente, aquel en el cual dos placas se juntan, haciendo que una de ellas termine siendo reabsorbida por el manto.
Representación de un borde convergente Fuente: Ciencias de la Tierra- Tarbuck y Lutgens. Ed: Pearson. 2005.
Cuando estos minerales ingresan a la profundidad del manto, se funden debido a la mayor temperatura y altas presiones, generando un magma con alto contenido de sustancias volátiles, los cuales luego son devueltos a la superficie mediante la actividad volcánica.
No todos los planetas rocosos poseen este sistema de reciclado de materiales. Por ejemplo, en Marte no existe una tectónica de placas activa, a pesar de tener en su interior capas similares a las de la Tierra (un núcleo, una zona intermedia y una corteza). Su corteza, a diferencia de la corteza terrestre, está compuesta por una única placa que cubre todo el planeta. A pesar de esto, presenta evidencia de tectonismo, es decir presenta deformación y fraccionamiento en su superficie, y gracias a ello posee grandes depresiones, cañadones y hasta conos volcánicos.
El grupo de investigación de la Dra. Scheller sostiene que el mecanismo de escape atmosférico en cierta forma fue un factor clave, ya que gracias a este proceso la atmósfera marciana que hacía posible el desarrollo de los fenómenos antes mencionados, fue perdiéndose hasta quedar tan solo formada por una muy baja cantidad de dióxido de carbono. Sumado a esto, se ha descubierto que la tasa de escape atmosférico habría sido más alta hace 4,1 millones de años, cuando la radiación solar ultravioleta y el viento solar eran más fuertes.
El equipo de Scheller afirma que es necesario en investigaciones futuras poder cuantificar la contribución de la hidratación de la corteza, en la pérdida de agua a lo largo de la historia de Marte, a través de la determinación de los minerales que contienen agua en su estructura. Y además destaca la importancia de la tectónica de placas y de la meteorización, es decir el desgaste físico o químico que sufren las rocas al quedar expuestas a agentes atmosféricos como viento o agua, para comprender la sostenibilidad del agua en la superficie y por ende la evolución de los planetas rocosos.
Estudios como estos dejan en evidencia el funcionamiento como sistema de estos planetas dinámicos, donde cualquier alteración producida en alguno de sus procesos genera una variación inconmensurable en los resultados globales del planeta.
¿Será Marte una representación de un futuro lejano de nuestro planeta?
Es una posibilidad, aunque aún no hay indicios de que esto suceda, no al menos en un futuro próximo.
