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This image
taken by NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter shows ice sheets at Mars’
south pole. The spacecraft detected clays nearby this ice; scientists
have proposed such clays are the source of radar reflections that have
been previously interpreted as liquid water. Credit:
NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/JHU |
Características de la interfaz basal de los depósitos estratificados del polo sur marciano
Tres estudios publicados en el último mes han puesto en duda la premisa de la existencia de lagos subterráneos bajo el polo sur marciano.
Donde hay agua, hay vida. Este es el caso en la Tierra, por lo menos, y también el motivo por el que los científicos siguen sintiéndose atraídos por cualquier prueba que sugiera la existencia de agua líquida en el frío y seco Marte. El Planeta Rojo es un lugar difícil para buscar agua líquida: Si bien el hielo de agua es abundante, cualquier agua lo suficientemente caliente como para ser líquida en la superficie duraría solo unos momentos antes de convertirse en vapor en el aire tenue de Marte.
De ahí el interés generado en 2018, cuando un equipo dirigido por Roberto Orosei, del Istituto Nazionale di Astrofisica de Italia, anunció que había encontrado pruebas de lagos subsuperficiales en las profundidades de la capa de hielo del polo sur de Marte. Las pruebas que citaron proceden de un instrumento de radar a bordo del orbitador Mars Express de la ESA (Agencia Espacial Europea).
Las señales de radar, que pueden penetrar en la roca y el hielo, cambian al reflejarse en diferentes materiales. En este caso, produjeron señales especialmente brillantes bajo el casquete polar que podrían interpretarse como agua líquida. La posibilidad de un entorno potencialmente habitable para los microbios era emocionante.
Sin embargo, tras analizar los datos con mayor detenimiento y realizar experimentos en un laboratorio frío de la Tierra, algunos científicos creen ahora que son las arcillas, y no el agua, las que crean las señales. En el último mes, un trío de nuevos artículos ha desvelado el misterio y puede haber acabado con la hipótesis de los lagos.
Un ecosistema científico
Los científicos polares marcianos pertenecen a una comunidad pequeña y muy unida. Poco después de que se publicara el artículo sobre los lagos, unos 80 de estos científicos se reunieron en la Conferencia Internacional sobre Ciencia y Exploración Polar de Marte en Ushuaia, un pueblo costero en el extremo sur de Argentina.
Reuniones como ésta ofrecen la oportunidad de poner a prueba nuevas teorías y desafiar las perspectivas de los demás. "Las comunidades pueden generar sus propios pequeños ecosistemas científicos", dijo Jeffrey Plaut, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, uno de los científicos que viajaron a la conferencia. También es el co-investigador principal, junto con Orosei, del instrumento que está detrás de las intrigantes señales de radar, llamado MARSIS, o Radar Avanzado de Marte para Sondeo Subsuperficial e Ionosférico. "Estas comunidades pueden ser autosuficientes", continuó, "porque le haces una pregunta a alguien y quizás un año o dos después te ayudan a encontrar una respuesta".
Se habló mucho de los lagos subterráneos. ¿Cuánto calor se necesita para mantener el agua líquida bajo todo ese hielo? ¿Podría la salmuera reducir el punto de congelación del agua lo suficiente como para mantenerla líquida?
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| Los puntos coloreados representan lugares en los que el orbitador Mars Express de la ESA ha detectado reflejos brillantes de radar en el casquete polar sur de Marte. Estos reflejos se interpretaban anteriormente como agua líquida subsuperficial, pero su prevalencia y proximidad a la superficie frígida sugieren que pueden ser algo más. Crédito: ESA/NASA/JPL-Caltech |
Por supuesto, no sería la primera vez que una emocionante hipótesis relacionada con el agua desencadena una oleada de investigaciones. En 2015, el Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA encontró lo que parecían rayas de arena húmeda que bajaban por las laderas, un fenómeno llamado "recurring slope lineae". Pero las repetidas observaciones realizadas con la cámara HiRISE (High-Resolution Imaging Science Experiment) de la nave espacial han revelado desde entonces que es más probable que se trate de flujos de arena. Un artículo publicado a principios de este año encontró muchas líneas de pendiente recurrentes después de una tormenta de polvo global en Marte en 2018. El hallazgo sugirió que el polvo que se asienta en las laderas desencadena flujos de arena que, a su vez, exponen los materiales más oscuros del subsuelo que dan a las lineas su coloración distintiva.
Al igual que con la hipótesis de la arena húmeda, varios científicos comenzaron a pensar en formas de probar la hipótesis de los lagos del subsuelo. "Se pensó que debíamos tratar de resolverla", dijo Isaac Smith, de la Universidad de York en Toronto, que organizó la conferencia en Ushuaia y dirigió el estudio más reciente que demuestra que las arcillas pueden explicar las observaciones.
Demasiado frío para los lagos
Entre esos científicos estaba Plaut. Él y Aditya Khuller, un estudiante de doctorado de la Universidad del Estado de Arizona que estaba en prácticas en el JPL, analizaron 44.000 ecos de radar de la base del casquete polar a lo largo de 15 años de datos de MARSIS. Descubrieron docenas más de reflejos brillantes como los del estudio de 2018. Pero en su reciente artículo publicado en Geophysical Research Letters, encontraron muchas de estas señales en áreas cercanas a la superficie, donde debería ser demasiado frío para que el agua permanezca líquida, incluso cuando se mezcla con percloratos, un tipo de sal que se encuentra comúnmente en Marte y que puede reducir la temperatura de congelación del agua.
A continuación, dos equipos distintos de científicos analizaron las señales de radar para determinar si había algo más que pudiera estar produciendo esas señales.
Carver Bierson, de la ASU, realizó un estudio teórico en el que sugería varios materiales posibles que podrían causar las señales, como arcillas, minerales con metales y hielo salino. Pero Isaac Smith, de la Universidad de York, sabiendo que un grupo de arcillas llamadas esmectitas estaba presente en todo Marte, fue más allá en un tercer artículo separado: Midió las propiedades de las esmectitas en un laboratorio.
Las esmectitas parecen rocas normales, pero se formaron con agua líquida hace mucho tiempo. Smith introdujo varias muestras de esmectita en un cilindro diseñado para medir cómo interactuarían las señales de radar con ellas. También las empapó con nitrógeno líquido, congelándolas a menos 58 grados Fahrenheit (menos 50 grados Celsius) - cerca de lo que serían en el polo sur marciano.
"El laboratorio estaba frío", dijo Smith. "Era invierno en Canadá y el bombeo de nitrógeno líquido en la sala lo hacía más frío. Yo iba abrigado con un gorro, una chaqueta, guantes, una bufanda y una máscara debido al COVID-19. Era bastante incómodo". Era bastante incómodo".
Tras congelar las muestras de arcilla, Smith comprobó que su respuesta coincidía casi perfectamente con las observaciones del radar MARSIS. A continuación, él y su equipo comprobaron la presencia de arcillas en Marte cerca de esas observaciones de radar. Se basaron en los datos de MRO, que lleva un mapeador de minerales llamado Espectrómetro de Imágenes de Reconocimiento Compacto, o CRISM.
Bingo. Aunque el CRISM no puede mirar a través del hielo, Smith encontró esmectitas dispersas en las proximidades de la capa de hielo del polo sur. El equipo de Smith demostró que la esmectita congelada puede producir los reflejos -no se requieren cantidades inusuales de sal o calor- y que están presentes en el polo sur.
No hay forma de confirmar qué son las señales brillantes del radar sin aterrizar en el polo sur de Marte y excavar a través de kilómetros de hielo. Pero los trabajos recientes han ofrecido explicaciones plausibles que son más lógicas que el agua líquida.
"En la ciencia planetaria, a menudo nos acercamos a la verdad", dijo Plaut. "El artículo original no probaba que fuera agua, y estos nuevos artículos no prueban que no lo sea. Pero intentamos reducir las posibilidades al máximo para llegar a un consenso".
Fuentes, créditos y referencias:
Aditya R. Khuller et al, Characteristics of the Basal Interface of the Martian South Polar Layered Deposits, Geophysical Research Letters (2021). DOI: 10.1029/2021GL093631