El estudio de la superficie y la atmósfera de Marte ha revelado algunos secretos antiguos. Gracias a los esfuerzos de la Curiosidad Rover y otras misiones, los científicos ahora son conscientes del hecho de que el agua una vez fluyó en Marte y que el planeta tenía una atmósfera más densa. También han podido deducir qué mecanismos llevaron a que esta atmósfera se agotara, lo que la convirtió en el ambiente frío y desecado que vemos allí hoy.
Al mismo tiempo, sin embargo, ha llevado a una paradoja bastante intrigante. Esencialmente, se cree que Marte tuvo agua cálida y fluida en su superficie en un momento en que el Sol estaba un tercio tan cálido como lo está hoy. Esto requeriría que la atmósfera marciana tuviera abundante dióxido de carbono para mantener su superficie lo suficientemente caliente. Pero según los últimos hallazgos del rover Curiosity, este no parece ser el caso.
Estos hallazgos fueron parte de un análisis de datos tomados por el instrumento de Difracción de Rayos X (CheMin) de Química y Mineralogía de Curiosity, que se ha utilizado para estudiar el contenido mineral de las muestras de perforación en el Cráter Gale. Los resultados de este análisis fueron publicados recientemente en Actas de la Academia Nacional de Ciencias, donde el equipo de investigación indicó que no se encontraron rastros de carbonatos en ninguna muestra tomada del antiguo lecho del lago.
Para desglosarlo, evidencia recopilada por Curiosidad (y una gran cantidad de otros rovers, aterrizadores y orbitadores) ha llevado a los científicos a concluir que hace aproximadamente 3.500 millones de años, la superficie de Marte tenía lagos y ríos que fluyen. También han determinado, gracias a las muchas muestras tomadas por Curiosidad desde que aterrizó en el Cráter Gale en 2011, que esta característica geológica fue una vez un lecho de un lago que gradualmente se llenó de depósitos sedimentarios.
Sin embargo, para que Marte haya estado lo suficientemente caliente como para que exista agua líquida, su atmósfera habría tenido que contener una cierta cantidad de dióxido de carbono, proporcionando un efecto invernadero suficiente para compensar la disminución del calor del Sol. Dado que las muestras de roca en el cráter Gale actúan como un registro geológico de las condiciones que se presentaron hace miles de millones de años, seguramente si fuera el caso, contendrían muchos minerales de carbonato.
Los carbonatos son minerales que resultan del dióxido de carbono que se combina con iones cargados positivamente (como magnesio y hierro) en agua. Dado que se ha encontrado que estos iones tienen un buen suministro en muestras de roca marciana, y el análisis posterior ha demostrado que las condiciones nunca se volvieron ácidas hasta el punto de que los carbonatos se hubieran disuelto, no hay una razón aparente por la que no aparecerían .
Junto con su equipo, Thomas Bristow, el investigador principal del instrumento CheMin sobre curiosidad, calculó cuál debería ser la cantidad mínima de dióxido de carbono atmosférico y cómo esto habría sido indicado por los niveles de carbonato encontrados en las rocas marcianas en la actualidad. Luego clasificaron los datos del instrumento CheMin por años para ver si había alguna indicación de estos minerales.
Pero como explicó en un reciente comunicado de prensa de la NASA, los hallazgos simplemente no estaban a la altura:
"Nos ha sorprendido especialmente la ausencia de minerales de carbonato en las rocas sedimentarias que el vehículo explorador ha examinado. Sería realmente difícil obtener agua líquida incluso si hubiera cien veces más dióxido de carbono en la atmósfera de lo que nos dice la evidencia mineral en la roca ”.
Al final, Bristow y su equipo no pudieron encontrar ni siquiera trazas de carbonatos en las muestras de roca que analizaron. Incluso si solo unas pocas decenas de milibares de dióxido de carbono hubieran estado presentes en la atmósfera cuando existía un lago en el Cráter Gale, habría producido suficientes carbonatos para que el CheMin de Curiosity los detectara. Este último hallazgo se suma a una paradoja que ha estado afectando a los investigadores de Marte durante años.
Básicamente, los investigadores han notado que existe una seria discrepancia entre lo que indican las características de la superficie sobre el pasado de Marte y lo que la evidencia química y geológica tiene que decir. No solo hay muchas pruebas de que el planeta tenía una atmósfera más densa en el pasado, sino que más de cuatro décadas de imágenes orbitales (y años de datos de superficie) han arrojado una amplia evidencia geomorfológica de que Marte alguna vez tuvo agua superficial y un ciclo hidrológico activo.
Sin embargo, los científicos todavía están luchando para producir modelos que muestren cómo el clima marciano podría haber mantenido los tipos de condiciones necesarias para que este fuera el caso. El único modelo exitoso hasta ahora ha sido uno en el que la atmósfera contenía una cantidad significativa de CO2 e hidrógeno. Desafortunadamente, una explicación de cómo se podría crear y mantener esta atmósfera sigue siendo difícil.
Además, la evidencia geológica y química de tal atmósfera existente hace miles de millones de años también ha sido escasa. En el pasado, las encuestas realizadas por los orbitadores no pudieron encontrar evidencia de minerales de carbonato en la superficie de Marte. Se esperaba que las misiones de superficie, como Curiosity, pudieran resolver esto tomando muestras de tierra y perforaciones donde se sabía que existía agua.
Pero como explicó Bristow, el estudio de su equipo efectivamente ha cerrado la puerta a esto:
"Ha sido un misterio por qué no se ha visto mucho carbonato desde la órbita. Puede salir del dilema diciendo que los carbonatos aún pueden estar allí, pero simplemente no podemos verlos desde la órbita porque están cubiertos de polvo o enterrados, o no estamos buscando en el lugar correcto. Los resultados de Curiosity enfocan la paradoja. Esta es la primera vez que buscamos carbonatos en el suelo en una roca que sabemos se formó a partir de sedimentos depositados bajo el agua ".
Hay varias explicaciones posibles para esta paradoja. Por un lado, algunos científicos han argumentado que el Lago Gale Crater puede no haber sido un cuerpo abierto de agua y tal vez estaba cubierto de hielo, que era lo suficientemente delgado como para permitir la entrada de sedimentos. El problema con esta explicación es que si esto fuera cierto, quedarían indicios discernibles, que incluirían grietas profundas en la suave roca sedimentaria del lecho del lago.
Pero como no se han encontrado estas indicaciones, los científicos se quedan con dos líneas de evidencia que no coinciden. Como Ashwin Vasavada, científico del proyecto Curiosity, lo expresó:
“El recorrido de la curiosidad a través de cauces, deltas y cientos de pies verticales de lodo depositados en lagos antiguos exige un sistema hidrológico vigoroso que suministre el agua y los sedimentos para crear las rocas que estamos encontrando. El dióxido de carbono, mezclado con otros gases como el hidrógeno, ha sido el principal candidato para la influencia del calentamiento necesario para tal sistema. Este sorprendente resultado parecería eliminarlo de la carrera ”.
Afortunadamente, las incongruencias en la ciencia son las que permiten desarrollar nuevas y mejores teorías. Y a medida que continúa la exploración de la superficie marciana, lo que se beneficiará con la llegada del ExoMars y el Marte 2020 misiones en los próximos años: podemos esperar que surjan pruebas adicionales. Con suerte, ayudará a señalar el camino hacia una resolución para esta paradoja, ¡y no complicará aún más nuestras teorías!
