Marte, con su icónico tono oxidado, ha sido llamado durante mucho tiempo el planeta rojo.
Ahora, los científicos pueden haber descubierto la fuente potencial de esa coloración distintiva, echando por tierra una teoría popular en el proceso.
Marte es uno de los planetas más estudiados de nuestro sistema solar debido a su proximidad a la Tierra y a las numerosas naves espaciales que lo han visitado en las últimas décadas. Juntos, los orbitadores y los módulos de aterrizaje han proporcionado a los científicos datos que muestran que el color rojo de Marte proviene de minerales de hierro oxidados dentro del polvo que recubre el planeta.
En algún momento, el hierro dentro de las rocas de Marte reaccionó con el agua o el agua y el oxígeno en el aire, creando óxido de hierro, de la misma manera que se forma el óxido en la Tierra. Durante miles de millones de años, el óxido de hierro se descompuso en polvo y se asentó en todo el planeta después de ser movido por los vientos marcianos, que aún generan remolinos de polvo y enormes tormentas de polvo.
Los análisis previos del óxido de hierro en Marte, basados únicamente en observaciones realizadas por sondas espaciales, no detectaron ninguna evidencia de agua, lo que llevó a los investigadores a creer que el óxido de hierro debía ser hematita. Se pensaba que el mineral seco, un componente principal del mineral de hierro, se había formado a través de reacciones con la atmósfera marciana en un proceso que ocurrió durante miles de millones de años. Si ese fuera el caso, la hematita se habría formado más tarde en la historia de Marte, después de que se sospechara que albergaba lagos y ríos en su superficie.
Una nueva investigación que combina datos de múltiples misiones y polvo marciano replicado sugiere que un mineral que se forma en presencia de agua fría puede ser responsable del tono rojo, en lugar de la hematita, lo que podría cambiar la forma en que los científicos entienden cómo era Marte hace millones de años y si era potencialmente habitable. Un equipo de científicos informó los hallazgos el martes en la revista Nature Communications.
“Marte sigue siendo el Planeta Rojo”, dijo en un comunicado el autor principal del estudio, Adomas Valantinas, investigador postdoctoral en el departamento de Ciencias de la Tierra, Medio Ambiente y Planetarias de la Universidad de Brown.
“Es solo que nuestra comprensión de por qué Marte es rojo se ha transformado”.
Tamizando el polvo
Los científicos se han preguntado sobre la composición exacta del óxido de hierro en el polvo marciano, porque entender cómo se formó les permitiría esencialmente mirar atrás en el tiempo para ver cómo era el medio ambiente y el clima en el antiguo Marte.
Sin embargo, aunque el polvo cubre todo en Marte, es difícil de estudiar y presenta un enigma, dijo Briony Horgan, coinvestigadora de la misión del rover Perseverance y profesora de ciencias planetarias en la Universidad de Purdue en West Lafayette, Indiana. Horgan no participó en el estudio.
“Las partículas (de hierro oxidado) son tan pequeñas (nanómetros o menos) que realmente no tienen una estructura cristalina definida y no pueden llamarse verdaderos minerales”, afirmó Horgan. “Existen maneras de formar hierro oxidado sin agua, y algunos procesos secos propuestos incluyen la oxidación superficial, como las costras de oxidación que se forman en las rocas de los Valles Secos Antárticos, y la oxidación superficial por abrasión cuando la superficie es golpeada con granos de arena durante largos períodos. Pero también hay muchas formas de oxidar con agua, incluso en suelos y lagos”.
El nuevo análisis apunta a un tipo diferente de óxido de hierro que contiene agua llamado ferrihidrita, que se forma rápidamente en agua fría y probablemente se formó en Marte cuando aún podía existir agua en la superficie antes de que el planeta se volviera más frío e inhóspito. Investigaciones anteriores han sugerido la ferrihidrita como una posible causa del enrojecimiento de Marte, pero el nuevo estudio ha combinado métodos de laboratorio con datos de observación por primera vez para ofrecer evidencia.
“Este artículo trata de averiguar qué óxido de hierro poco cristalino específico podría ser responsable del componente rojo del polvo de Marte, lo que sería útil de averiguar debido a que podría ayudarnos a determinar qué proceso produjo el polvo y cuándo ocurrió”, dijo Horgan.
La réplica del polvo marciano del equipo incluye una mezcla de ferrihidrita y basalto elaborada en el laboratorio, que se determinó que coincidía mejor con las observaciones de la nave espacial del polvo marciano real. A. Valantinas
Valantinas y su equipo utilizaron datos recopilados por el orbitador Mars Express de la Agencia Espacial Europea y el Orbitador de Gases Traza ExoMars, así como por el Orbitador de Reconocimiento de Marte de la NASA y los rovers Curiosity, Pathfinder y Opportunity.
La cámara a color CaSSIS del Orbitador de Gases Traza, también conocida como Sistema de Imágenes de Superficies en Color y Estéreo, reveló el tamaño y la composición exactos de las partículas de polvo en Marte, lo que permitió a los investigadores crear su propia versión en la Tierra.
Los científicos crearon su propio polvo marciano en un laboratorio utilizando diferentes tipos de óxido de hierro. La réplica del polvo se pasó por un molinillo especializado para crear granos de igual tamaño que los de Marte con un grosor equivalente a 1/100 de un cabello humano.
Se analizó el polvo con máquinas de rayos X y espectrómetros de reflectancia, similares a las técnicas que utilizan los orbitadores que estudian Marte mientras giran alrededor del planeta. Luego, los científicos compararon los datos de laboratorio con los datos de la nave espacial.
El espectrómetro de reflectancia OMEGA de Mars Express mostró que incluso las partes más polvorientas de Marte contienen evidencia de minerales ricos en agua, mientras que los datos de CaSSIS apuntaron a la presencia de ferrihidrita como la mejor coincidencia con el polvo en Marte, en lugar de hematita, en comparación con las muestras de laboratorio, indicó Valantinas.
El instrumento ha observado Marte desde abril de 2018, capturando imágenes en color de alta resolución de la superficie marciana, dijo Nicolas Thomas, profesor del Instituto de Física de la Universidad de Berna en Suiza, quien dirigió el equipo que desarrolló la cámara.
“Descubrimos que la ferrihidrita mezclada con basalto, una roca volcánica, se ajusta mejor a los minerales vistos por las naves espaciales en Marte”, dijo Valantinas, quien comenzó su investigación en la Universidad de Berna utilizando datos del Trace Gas Orbiter. “La principal implicación es que debido a que la ferrihidrita solo podría haberse formado cuando todavía había agua en la superficie, Marte se oxidó antes de lo que pensábamos anteriormente. Además, la ferrihidrita permanece estable en las condiciones actuales en Marte”.
Un pasado acuoso
El misterio del tono rojo de Marte ha persistido durante miles de años, dijo Valantinas.
Los romanos llamaron a Marte en honor a su dios de la guerra porque su color recordaba a la sangre y los egipcios llamaban al planeta “Her Desher”, que significa “el rojo”, según la Agencia Espacial Europea.
El descubrimiento de que el tono de Marte puede deberse a un mineral oxidado que contiene agua, como la ferrihidrita, en contraposición a la forma de óxido sin agua de la hematita, sorprendió a los investigadores, dijo Valantinas. Pero proporciona pistas intrigantes sobre la historia geológica y climática de Marte, aseguró.
“Dado que este óxido que contiene agua cubre la mayor parte de la superficie marciana, sugiere que el agua líquida en el pasado antiguo de Marte puede haber sido más extendida de lo que se pensaba anteriormente”, dijo Valantinas.
“Esto sugiere que Marte alguna vez tuvo un entorno donde estaba presente el agua líquida, que es un prerrequisito esencial para la vida. Nuestro estudio revela que la formación de ferrihidrita en Marte requirió la presencia de oxígeno, ya sea de la atmósfera o de otras fuentes, y agua capaz de reaccionar con el hierro”.
Este gráfico de la Agencia Espacial Europea muestra cómo Marte pasó de ser un planeta gris y húmedo a uno seco y rojo. ESA
El estudio no se enfocó en determinar cuándo exactamente se formó el mineral. Sin embargo, dado que la ferrihidrita se forma en agua fría, es posible que se haya creado hace unos 3.000 millones de años, en lugar de cuando el planeta era más cálido y húmedo millones de años antes.
“Esta fue una época de intensa actividad volcánica en Marte que probablemente desencadenó eventos de fusión del hielo e interacciones entre el agua y la roca, lo que proporcionó condiciones favorables para la formación de ferrihidrita”, dijo Valantinas. “El momento se alinea con un período en el que Marte estaba en transición desde su estado anterior, más húmedo, a su entorno desértico actual”.
Es posible que, además de estar en el polvo, la ferrihidrita también esté en capas de roca marciana. Y la mejor manera de saberlo será obtener muestras reales de rocas y polvo del planeta rojo. El rover Perseverance ha recogido múltiples muestras que contienen ambos elementos, y la NASA y la ESA esperan utilizar una compleja serie de misiones en el marco del programa Mars Sample Return para traerlas a la Tierra a principios de la década de 2030.
“Una vez que tengamos estas valiosas muestras en el laboratorio, podremos medir exactamente cuánta ferrihidrita contiene el polvo y qué significa esto para nuestra comprensión de la historia del agua (y la posibilidad de vida) en Marte”, afirmó Colin Wilson, científico del proyecto Trace Gas Orbiter y Mars Express de la ESA, en un comunicado.
Mientras tanto, los hallazgos presentan nuevos misterios que Valantinas y sus colegas deben resolver, incluida la ubicación de la fuente original de la ferrihidrita antes de que se distribuyera globalmente por Marte a través de tormentas de polvo y la composición química exacta de la atmósfera de Marte cuando se formó la ferrihidrita.
Comprender cuándo y dónde se formó el polvo podría ayudar a los científicos a obtener información sobre cómo evolucionaron las atmósferas de los primeros planetas similares a la Tierra, dijo Horgan.
“La ferrihidrita es realmente común en los suelos de la Tierra que tienen mucha agua moviéndose a través de ellos en un corto período de tiempo, ya sea debido al derretimiento de la nieve o períodos cortos de lluvia intensa en climas más cálidos”, dijo Horgan.
“También hemos visto evidencia de ferrihidrita en los sedimentos del lago en el cráter Gale (de Marte) (que está siendo explorado por el rover Curiosity). La mejor manera de resolver realmente este rompecabezas sería obtener una muestra de polvo de Marte para nuestros laboratorios en la Tierra”.
