En busca del agua de Marte
Hacia 1870, el astrónomo Giovanni Schiapparelli afirmó haber visto los canales de Marte con telescopio. Esto provocó la imaginación de varios aficionados a la astronomía que consideraron estos canales como canales artificiales creados por el ser. En las novelas de ciencia ficción comienzan a aparecer los marcianos y en 1898 H.G. Wells contó en la Guerra de los Mundos que los marcianos tecnológicamente avanzados conquistaban la Tierra.
La idea de que hay vida en Marte era atractiva, porque durante un tiempo mucha gente la creyó. En la década de 1960, sin embargo, la nave espacial Mariner 4 obtuvo las primeras imágenes de Marte y demostró que el planeta era morado. Gracias a las siguientes misiones Mariner, se analizó la atmósfera y la geología de Marte y, en las misiones Vicking I y II llevadas a cabo en la década de 1970, se recopilaron datos en órbita y en suelo.
Tras investigar las huellas, los investigadores concluyeron que Marte no estaba vivo, y con ello terminó la primera inundación de exploraciones.
Aunque no se encontraron rastros de la vida, había razones científicas para seguir explorando el planeta, y en 1992 la NASA mandó la nave espacial Mars Observer para realizar estudios geológicos, geofísicos y climáticos en Marte. Tras ello, los resultados de los estudios realizados en la Tierra reforzaron la idea de que en Marte había vida. Por ejemplo, en 1996 investigadores de la NASA y Estados Unidos vieron estructuras similares a las bacterias fosilizadas en un meteorito marciano (aunque luego no se confirmó que eran restos de seres vivos). Por otro lado, en la Tierra, en lugares poco habitables, se encontraron seres vivos, por lo que se demostró que en condiciones extremas de temperatura y presión se puede crear vida.
Foz de Marte
Todo ello motivó a la NASA a considerar de nuevo a Marte como destino. La misión Mars Global Surveyor, iniciada en 1992, obtuvo las imágenes más precisas hasta la fecha. Se compararon las estructuras geológicas que aparecían en ellas con estructuras similares a las de la Tierra, observándose una gran similitud con las generadas por el agua. Parecía que se debieron a corrientes e inundaciones, incluso a lagos y océanos. Sin embargo, no existen restos de agua líquida en la superficie de Marte, ya que la baja presión atmosférica y las bajas temperaturas en Marte impiden que el agua esté en estado líquido. En cambio, hay vapor de agua en la atmósfera de Marte y hielo en los polos.
Sin embargo, para muchos investigadores, estas estructuras geológicas indican que en Marte hubo abundante agua. En consecuencia, en un tiempo la temperatura iba a ser más caliente y la atmósfera más densa. Pero no pueden explicar por qué cambió el clima y dónde entró toda esa agua. ¿Se evaporó todo o se desplazó bajo el suelo? Es posible que la presión y la temperatura bajo el suelo sean suficientes para que pueda existir agua líquida y se encuentra atrapada entre las rocas que la rodean.
Según otros investigadores, el origen de las estructuras geológicas superficiales de Marte no fue el agua, sino el dióxido de carbono. Según ellos, al salir bajo el suelo, el dióxido de carbono se convirtió en gas por el cambio de presión. Las nubes de gas así formadas, movidas a gran velocidad, erosionaron el suelo y formaron cañones. Esta teoría es más creíble porque de lo contrario se necesitaría demasiado agua y con un litro de dióxido de carbono se obtiene mucho más gas que con el agua.
Un indicio más directo del agua
Está claro que para saber si alguna vez ha habido agua en Marte o aún existe, es más apropiado realizar mediciones directas que interpretar estructuras geológicas. Por ello, una de las tareas de la misión Mars Odyssey puesta en marcha el año pasado por la NASA es la búsqueda de agua ( Follow the water ). El espectrómetro de rayos gamma que lleva la nave espacial es capaz de medir la abundancia y distribución de 20 elementos químicos: hidrógeno, silicio, oxígeno, hierro, magnesio, potasio, aluminio, azufre, carbono y calcio, entre otros. Si saben dónde y cuánto hay, esperan comprender el pasado y el presente de Marte.
Y nada más empezar a analizar las primeras mediciones, se ha dado la sorpresa de que en las dos zonas próximas a los polos, bajo la capa superficial, se ha detectado una presencia importante de hidrógeno. Además, estas zonas coinciden con zonas en las que se cree que el hielo es estable. Según los investigadores del Laboratorio de Los Alamos de EE.UU., este hidrógeno puede ser acuoso. Según esto, bajo el suelo de Marte habría mucha cantidad de agua y así lo han dado a conocer muchos medios de comunicación.
Sin embargo, hay que diferenciar los datos de la interpretación de los datos, ya que cuando todavía no se ha encontrado evidencia de agua, algunos están diciendo que los humanos que se enviarán a Marte no tendrán problemas con el suministro de agua. Eso sí, la interpretación que se ha hecho a partir de las mediciones de hidrógeno del espectrómetro parece razonable, aunque habrá que confirmar midiendo directamente el agua.
Espectrómetro en busca de hidrógeno
El espectrómetro de rayos gamma consta de tres medidores: sensor de rayos gamma, espectrómetro de neutrones y detector de neutrones de alta energía. La suma de las mediciones de estos tres instrumentos permite conocer la presencia y distribución de hidrógeno en el suelo marciano. Pero, ¿qué mide exactamente el espectrómetro?
El proceso comienza cuando los rayos cósmicos atraviesan la atmósfera de Marte y chocan contra la piel. Los rayos cósmicos son partículas de muy alto nivel energético que se desplazan en el espacio a una velocidad casi luminosa, sobre todo protones. Al golpear contra cualquier átomo situado en la superficie de Marte, el choque genera otras partículas a través del proceso denominado espaciación. Estas partículas son principalmente neutrones y otros protones, y aunque son muy rápidas, no tienen la misma velocidad que los rayos cósmicos iniciales. Estos segundos protones, por su parte, atacan a otros átomos y provocan más partículas. Esta reacción en cadena atraviesa los primeros metros del suelo de Marte.
En cuanto al espectrómetro, los más interesantes son los neutrones. En cada choque pierden energía, se ralentizan y finalmente se mueven a una velocidad similar a la de los átomos de la superficie. Es decir, los neutrones rápidos se convierten en neutrones térmicos. Si se manchan, cualquier átomo puede asimilarlos, incluso hidrógeno.
Cuando un átomo adquiere un neutrón térmico, se emite un rayo gamma específico del átomo. Por tanto, el espectrómetro de rayos gamma permite identificar al átomo. Este ha sido uno de los métodos utilizados para detectar el hidrógeno en Marte.
El otro método es mediante espectrómetro de neutrones y detector de neutrones de alta energía. Estos aparatos detectan neutrones y los clasifican en tres niveles de energía: rápidos (producidos tras la espalación de rayos cósmicos, de alto nivel energético), epitermales (intermedios) y termales (más lentos). Esta pérdida de energía se produce en la colisión contra otros átomos y, precisamente, el hidrógeno es especialmente eficaz para frenar los neutrones, ya que su masa es casi equivalente a la del neutro. Por lo tanto, cuando hay mucho hidrógeno, los neutrones pierden rápidamente velocidad, y los neutrones epitermales y rápidos quedan pocos. Así se ha podido comprobar en las mediciones del espectrómetro de neutrones y del detector de neutrones de alta energía.
¿El hidrógeno es del agua?
En la zona analizada, a medida que se acerca al polo sur la señal de rayos gamma del hidrógeno aumenta, mientras que los neutrones epitermales disminuyen. Todo ello indica que cuanto más se aproxime al polo más hidrógeno hay. Pero saber cómo se distribuye el hidrógeno en la superficie no es tan sencillo. Para ello han elaborado diferentes modelos representando la superficie de Marte en una o dos capas. Para elementos distintos del hidrógeno, se han utilizado las medidas del espectrómetro de Mars Pathfinder, que emergió en 1996, tomando como unidad un suelo de un 1% de agua en peso. Así han visto a qué modelo se ajustan mejor las mediciones.
Los investigadores concluyen que en el suelo de Marte hay dos capas, la superior seca y la inferior húmeda (el peso de las rocas sería del 35-50% de agua). Esta humedad se nota entre las latitudes 45º y 60º, aumentando al acercarse a los polos. A pesar de que los datos se ajustan a este modelo, los investigadores de la NASA han reconocido que no es la única solución, y que probablemente sea mucho más complicada porque han dejado de lado muchas dificultades, por ejemplo, la composición del suelo será variable, a diferencia del modelo.
Si bien el elemento identificado es seguro que es hidrógeno, es más discutible la forma química en la que se encuentra. Se cree que el hidrógeno de la capa superior puede ser agua o hidróxido asociada física o químicamente, mientras que en la capa inferior no existe otra alternativa que el agua congelada. Para empezar, los minerales que forman las rocas no pueden contener tanta agua. Por otro lado, la diferencia entre capas es elevada en cuanto a humedad, y la forma más sencilla de explicarlo es la evaporación del hielo existente en la parte superior.
Además, los lugares donde los estudios teóricos preveían la presencia de hielo son los que más hidrógeno contienen.
Teniendo en cuenta todo ello, y viendo que coincide con los datos tomados por el espectrómetro, es bastante seguro que hay mucha agua en la capa inferior a 10 cm de la superficie de Marte. El espectrómetro tiene una resolución aproximada de 1 metro, pero según la NASA es muy posible que el suelo de Marte sea un gran depósito de agua.
Mirando hacia delante
La misión Mars Odyssey, que todavía tiene muchas funciones, va a recoger, sin duda, importantes datos que luego ayudarán a comprender Marte. Además, el descubrimiento del agua dará un gran impulso a las próximas misiones de la NASA, para las que la organización recibirá más fácilmente la subvención necesaria. El próximo año quiere instalar en Marte dos vehículos para el análisis de minerales y agua.
Sin embargo, Marte no sólo se ha interesado por la NASA, ya que en los años 2003-2004 tendrá a su alrededor seis naves espaciales internacionales. Entre ellos, la Agencia Espacial Europea (ESA) pondrá en marcha el proyecto Mars Express, en el que otro vehículo, el Beagle 2, podrá tomar muestras de suelo. Parece que no tendremos que esperar demasiado para saber si hay agua o no.
¿El agua de Marte? Estos experimentos no pueden diferenciar los hidratos de agua de los hidróxidos con OH. Las observaciones de infrarrojo han demostrado que en la piel predominan los hidratos, pero lógicamente se mide desde la superficie a poca profundidad, por lo que no pueden decir nada sobre un hidrógeno a un metro de profundidad. Sin embargo, en mi opinión, si en la superficie predominan los hidratos, es muy posible que en el subsuelo haya otras situaciones. Un problema para el futuro es que si las misiones quieren utilizar este agua helada, puede que lo que vemos no sea sólo agua sucia, filtrable y lavable, sino que esté relacionada químicamente y, por tanto, liberable únicamente de reacciones químicas. ¡Esto puede traer problemas de logística! Las medidas son diferentes formas de dar evidencia directa y, en este caso, aunque sólo se mide el hidrógeno, analizando la historia de Marte y el contexto geológico y químico, se puede considerar que H está en H 2 O. Claro, esa evidencia no es tan buena como la observación directa, pero en mi imagen es evidencia. En la superficie de Marte hubo mucho agua en el pasado, tal y como muestra su estructura geológica, y no sabemos exactamente a dónde ha ido, pero tenemos dos ideas: por un lado, se perdió mucho vapor de agua en el pasado, cuando Marte perdió gran parte de la atmósfera, y por otro, debido a la abundancia de minerales porosos en la superficie, se filtró mucho agua al subsuelo. Estas ideas coinciden con las observaciones realizadas y confirman intuitivamente lo que esperábamos. Por otra parte, los ciclos de CO 2 y los de H 2 O son importantes en la atmósfera de Marte, por lo que teniendo en cuenta la composición química predominante del planeta, si los hidróxidos fueran subterráneos predominaría el dióxido de carbono, gas muy volátil que no se encuentra en grandes cantidades. Astrónomo Mikel Susperregi |
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