Hace aproximadamente 4 mil millones de años, Marte se veía muy diferente de lo que es hoy. Para empezar, su atmósfera era más densa y cálida, y el agua líquida fluía por su superficie. Esto incluía ríos, lagos e incluso un océano profundo que cubría gran parte del hemisferio norte. La evidencia de este pasado cálido y acuático se ha conservado en todo el planeta en forma de lechos de lagos, valles de ríos y deltas de ríos.
Durante algún tiempo, los científicos han estado tratando de responder una pregunta simple: ¿a dónde se fue toda esa agua? ¿Se escapó al espacio después de que Marte perdió su atmósfera, o se retiró a alguna parte? De acuerdo a nueva investigación de Caltech y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL), entre el 30% y el 90% del agua de Marte pasó a la tierra. Estos hallazgos contradicen la teoría ampliamente aceptada de que Marte perdió su agua en el espacio en el transcurso de eones.
La investigación fue dirigida por Eva Scheller, Ph.D. candidato en el Instituto de Tecnología de California (Caltech). A ella se unió la profesora de Caltech Bethany Ehlmann, quien también es directora asociada de la Instituto Keck de Estudios Espaciales ; El profesor de Caltech Yuk Yung, científico investigador senior de NASA JPL; La estudiante graduada de Caltech Danica Adams; y el científico investigador del JPL, Renyu Hu.
Impresión artística del agua que fluye en Marte. Crédito: Kevin M. Gill
En las últimas dos décadas, la NASA y otras agencias espaciales han enviado más de una docena de exploradores robóticos al Planeta Rojo para caracterizar su geología, clima, superficie, atmósfera y evolución. En el proceso, descubrieron que alguna vez Marte tuvo suficiente agua en su superficie para cubrir todo el planeta en un océano entre 100 y 1500 metros (330 a 4920 pies) de profundidad, un volumen equivalente a la mitad del Océano Atlántico.
Hace 3 mil millones de años, el agua de la superficie de Marte había desaparecido y el paisaje se volvió como es hoy (helada y desecado). Dada la cantidad de agua que alguna vez fluyó allí, los científicos se preguntaron cómo pudo haber desaparecido tan completamente. Hasta hace poco, los científicos teorizaban que el escape atmosférico era la clave, donde el agua se disocia químicamente y luego se pierde en el espacio.
Este proceso se conoce como fotodisociación, donde la exposición a la radiación solar descompone las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno. En este punto, dice la teoría, la baja gravedad de Marte permitió que el viento solar lo arrancara de la atmósfera. Si bien este mecanismo seguramente jugó un papel, los científicos han concluido que no puede explicar la mayor parte del agua perdida de Marte.
Concepto del artista que representa el entorno marciano temprano (derecha) frente al entorno frío y seco que se ve hoy en Marte (izquierda). Crédito de la imagen: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA
Por el bien de su estudio, el equipo analizó datos de misiones de meteoritos marcianos, rover y orbitador para determinar cómo cambió la proporción de deuterio a hidrógeno (D / H) con el tiempo. También analizaron la composición de la atmósfera y la corteza de Marte en la actualidad, lo que les permitió establecer restricciones sobre la cantidad de agua que existía en Marte a lo largo del tiempo.
El deuterio (también conocido como 'agua pesada') es un isótopo estable de hidrógeno que tiene un protón y un neutrón en su núcleo, mientras que el hidrógeno normal (protio) está formado por un solo protón orbitado por un electrón. Este isótopo más pesado representa una pequeña fracción de hidrógeno en el Universo conocido (alrededor del 0,02%) y tiene más dificultades para liberarse de la gravedad de un planeta y escapar al espacio.
Debido a esto, la pérdida de agua de un planeta al espacio dejaría una señal reveladora en la atmósfera en forma de un nivel de deuterio mayor de lo normal. Sin embargo, esto es inconsistente con la proporción observada de deuterio a protio en la atmósfera de Marte, por lo que Scheller y sus colegas proponen que gran parte del agua fue absorbida por minerales en la corteza del planeta. Como explicó Ehlmann en un reciente Caltech comunicado de prensa :
'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 una enorme reserva de antiguos minerales hidratados cuya formación ciertamente disminuyó la disponibilidad de agua con el tiempo'.
El cráter Jezero en Marte es el lugar de aterrizaje del rover Mars 2020 de la NASA. Créditos de imagen: NASA / JPL-Caltech / ASU
En la Tierra, el agua que fluye erosiona las rocas para formar arcillas y minerales hidratados, que contienen agua como parte de su estructura mineral. Dado que la Tierra es tectónicamente activa, los minerales hidratados se ciclan sin cesar entre el manto y la atmósfera (a través del vulcanismo). También se han encontrado arcillas y minerales hidratados en Marte, una indicación de que el agua alguna vez fluyó allí.
Pero dado que Marte es tectónicamente inactivo (en su mayor parte), su agua superficial fue secuestrada desde el principio y nunca volvió a salir. Así, los rasgos que indican la presencia pasada de agua fueron preservados por el secado permanente de la superficie. Mientras tanto, una parte significativa de esa agua se conservó al ser absorbida debajo de la superficie.
Este estudio no solo aborda la cuestión de cómo desapareció el agua de Marte hace miles de millones de años. También podría ser una buena noticia para futuras misiones tripuladas a Marte, que dependerán del hielo y el agua recolectados localmente. Anteriormente, los coautores Ehlmann, Huh y Yung colaboraron en una investigación que rastreó la historia del carbono en Marte - dado que el dióxido de carbono es el componente principal de la atmósfera marciana.
En el futuro, el equipo planea seguir analizando datos de composición isotópica y mineral para determinar qué sucedió con los minerales que contienen nitrógeno y azufre en Marte. Además, Scheller planea expandir su investigación sobre lo que sucedió con el agua de Marte mediante la realización de experimentos de laboratorio que simulan los procesos de meteorización marcianos y mediante observaciones de la corteza antigua en el cráter Jezero (donde Perseverancia está explorando actualmente).
Impresión artística del rover Perseverance en Marte. Crédito: NASA / JPL-Caltech
Scheller y Ehlmann también están programados para ayudar con las operaciones de laPerseveranciarover cuando llegue el momento de recolectar muestras de rocas y perforaciones. Estos serán devueltos a la Tierra por una misión posterior de NASA-ESA, donde los investigadores podrán examinarlos. Para Scheller, Ehlmann y sus colegas, esto les permitirá probar sus teorías sobre el cambio climático en Marte y lo que lo impulsa.
El estudio que describe sus hallazgos apareció recientemente en la revistaCiencias, titulado ' Secado a largo plazo de Marte causado por el secuestro de volúmenes de agua a escala oceánica en la corteza , ”Y fue presentado el 16 de marzothdurante el Conferencia de ciencia planetaria y lunar (LPSC). Debido a las restricciones de COVID, la conferencia de este año fue virtual y se llevó a cabo a partir del 15 de marzo.thal 19th.
La investigación fue posible con el apoyo brindado por Mundos habitables de la NASA premio, un Beca de Ciencias de la Tierra y el Espacio de la NASA (NESSF) y un Futuro investigador de la NASA en ciencia y tecnología de la Tierra y el espacio de la NASA (FINESST) premio.
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