Marte podría haber estado húmedo durante mucho más tiempo de lo que se creía

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La superficie de Marte es árida e inhóspita, pero quizás no siempre fue así.

Hace miles de millones de años, Marte era un lugar muy diferente al actual. Durante el mismo período en que la vida surgió en la Tierra, Marte tenía una atmósfera más densa, temperaturas superficiales más cálidas y agua corriente en su superficie. Las pruebas de este pasado más cálido y húmedo se conservan hoy en la superficie del planeta en forma de canales fluviales, lechos de lago, abanicos aluviales y depósitos sedimentarios. Cuándo comenzó este periodo y cuánto duró sigue siendo objeto de gran debate para los científicos.

Saber cuánto duró este período ayuda a establecer la magnitud de la ventana de oportunidad para la vida en Marte. Pero según una nueva investigación financiada por la NASA y realizada por la Sellers Exoplanet Environments Collaboration (SEEC), Marte podría haber sido más húmedo de lo que se esperaba. Según los resultados publicados recientemente en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, Marte podría haber tenido un océano septentrional hace tan sólo tres mil millones de años.

El equipo internacional del SEEC incluía investigadores de la Universidad París-Saclay, el Instituto Universitario de Francia, el Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS), el Centro de Investigación de Sistemas Climáticos (CCRS) de la Universidad de Columbia, la Universidad de Uppsala, el Instituto Goddard de Estudios Espaciales (GISS) de la NASA y el Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA.

Esta imagen conceptual revela el posible aspecto de la región de los valles de Kasei en Marte hace tres mil millones de años. Créditos: F. Schmidt/NASA/USGS/ESA/ DLR/FU Berlín (G. Neukum)

A partir de los datos aportados por las múltiples misiones robóticas (aterrizadores, rovers y orbitadores), se cree que el período Noachiano tardío (hace aproximadamente 4.100 a 3.500 millones de años) fue el único período geológico en el que Marte fue habitable. Según las redes de valles observadas cerca del ecuador (rasgos que se forman a partir de la erosión debida al agua que fluye), durante este periodo hubo importantes lluvias cerca del ecuador.

Este periodo no duró, ya que Marte perdió su campo magnético global y su atmósfera fue lentamente despojada por el viento solar. A lo largo de los siguientes eones, Marte se convirtió gradualmente en el entorno muy frío, desecado y casi sin aire que vemos hoy en día. Saber cuánto duró este periodo de habitabilidad es clave para la búsqueda actual de pruebas de vida en el pasado en Marte. Cuanto más larga sea la ventana, más probable será que se puedan encontrar pruebas fósiles de vida en Marte en la actualidad.

En su estudio, la colaboración del SEEC amplió el periodo potencialmente habitable de Marte en unos 500 millones de años hasta el periodo Hesperiano tardío (hace unos 3.700 a 3.000 millones de años). Como explicó el coautor Frédéric Schmidt, investigador de la Universidad París-Saclay, en un comunicado de prensa de la NASA:
 

"Nuestra simulación reveló que hace tres mil millones de años, el clima en gran parte del hemisferio norte de Marte era muy similar al de la Tierra actual, con un océano estable. Nuestro resultado contradice las teorías que afirman que ese océano septentrional no podía ser estable. También aumenta el periodo de tiempo para un clima similar al de la Tierra en Marte".

Esta imagen conceptual revela el aspecto actual de la región de Kasei Valles en Marte. Créditos: F. Schmidt/NASA/USGS/ESA/ DLR/FU Berlín (G. Neukum)

El equipo utilizó el Modelo Climático Global (MCG) ROCKE-3D, desarrollado en el GISS de la NASA, para simular cómo era el entorno marciano durante el período Hesperiano. Refinaron estas simulaciones teniendo en cuenta el paisaje marciano actual, sus elevaciones superficiales y eliminando todas las capas de hielo actuales. Por último, tuvieron en cuenta un pequeño océano alrededor de la región polar norte cuyos límites se basaron en las pruebas geológicas actuales de su existencia.

Michael Way, coautor del trabajo en el GISS de la NASA, explicó en un reciente comunicado de prensa de la NASA

    "Discernir el clima de Marte hace aproximadamente tres mil millones de años es un reto porque las características de la superficie marciana no parecen apoyar plenamente un clima cálido y húmedo o frío y seco durante ese tiempo. Un clima cálido y húmedo habría producido una amplia erosión por el flujo de agua, pero se han observado pocas redes de valles de esta época".

    "Un clima demasiado frío habría mantenido congelado cualquier océano del norte la mayor parte del tiempo. Un clima moderadamente frío habría transferido el agua del océano a la tierra en forma de nieve y hielo. Pero esto impediría la formación de tsunamis, de lo que hay algunas pruebas".

Esta simulación reveló que hace 3.000 millones de años se habría formado un océano en las tierras bajas del norte, donde la atmósfera era más densa y cálida. En esta región, el agua se evaporaría y daría lugar a precipitaciones en forma de lluvia o nieve (dependiendo de la latitud). Principalmente llovería en o cerca del océano, pero en las Tierras Bajas del Sur, más frías, era principalmente nieve. La nieve se acumulaba para formar grandes glaciares que fluían hacia la cuenca de las tierras bajas, donde se derretían y devolvían el agua al océano.

Esta simulación fue uno de los primeros MCG totalmente acoplados utilizados para Marte, donde los componentes atmosféricos y oceánicos en 3D se calculan simultáneamente, lo que lo hace mucho más realista. En consonancia con hallazgos anteriores, como los obtenidos por la Misión de la NASA sobre la Atmósfera y la Evolución Volátil de Marte (MAVEN), este modelo muestra que un océano septentrional habría permanecido estable incluso si las temperaturas medias globales de la superficie cayeran por debajo del punto de congelación.

Al igual que en la Tierra, la circulación oceánica podría haber transportado agua caliente desde las latitudes medias hasta el polo, calentando la superficie a 4,5 °C (40 °F). "Como la incorporación de la circulación oceánica completa en 3D es costosa desde el punto de vista computacional y lleva más tiempo, la mayoría de los modelos climáticos globales de Marte acoplan la atmósfera en 3D a un océano simple, delgado y de una sola capa que no tiene transporte de calor horizontal o vertical, a diferencia del océano completo en 3D utilizado en nuestro estudio", dijo Way.

El clima frío y húmedo que predice el modelo del equipo es coherente con múltiples características de Marte de este período. Entre ellas se encuentran las estructuras de los valles en forma de U, esculpidas por los glaciares que se mueven lentamente, y los valles en forma de V que se forman a partir de los arroyos cuando fluyen cuesta abajo para unirse a ríos más grandes. Mientras que la primera característica se encuentra en las tierras altas del sur -donde el modelo indica que los glaciares se formaron porque estas zonas tenían las temperaturas más frías-, la segunda aparece en altitudes bajas cerca de la antigua costa.

El equipo del SEEC tiene previsto seguir estudiando Marte para ver si hay más pruebas que apoyen su modelo. Esto incluirá la incorporación de pruebas de la superficie reciente y de los orbitadores de las características de la superficie marciana, como los valles glaciares en el norte. También está la propuesta del Mapeador de Hielo de Marte, un esfuerzo de colaboración entre la NASA y socios internacionales que podrá estudiar el subsuelo marciano poco profundo con un detalle sin precedentes.

También está el rover Zhurong de China, que aterrizó en las Tierras Bajas del Norte de Marte el 22 de mayo de 2021 y ha examinado las rocas y las características del lugar. Los resultados de estas misiones podrían ayudar a responder a las grandes preguntas sobre el antiguo océano de Marte, entre las que se encuentran cuánto tiempo existió allí y si se retiró bajo tierra o se perdió en el espacio (o ambas cosas). Estos datos también ayudarán a la búsqueda de vida en el pasado (y tal vez en el presente).

Fuentes, créditos y referencias:

Frédéric Schmidt et al, Circumpolar ocean stability on Mars 3 Gy ago, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2112930118 

Fuentes:  NASA, Universe Today