Curiosity encuentra indicios de un Marte frío y húmedo hace miles de millones de años

Los sedimentos descubiertos por el rover Curiosity de la NASA en el cráter Gale implican que el Marte primitivo era húmedo y frío, según un estudio reciente que comparó muestras marcianas con suelos similares en la Tierra. El descubrimiento podría indicar si el Planeta Rojo alguna vez fue habitable.

El instrumento de Química y Mineralogía (CheMin) de Curiosity, que utiliza rayos X para medir la composición de minerales en muestras de suelo y rocas basándose en la estructura de su cristal, encontró altas concentraciones de materiales amorfos en el cráter Gale: entre el 15 % y el 73 %. Peso, dependiendo de la ubicación.

«Estos materiales sugieren que las condiciones más calurosas en Marte probablemente no fueron tan calurosas», dijo Anthony Feldman, investigador postdoctoral en el Instituto de Investigación del Desierto en Las Vegas y autor principal del estudio.

Los minerales tienen una estructura cristalina muy ordenada, como filas de enciclopedias cuidadosamente dispuestas en el estante de una biblioteca. Los geólogos han determinado cómo se forman esas estructuras y, por lo tanto, diferentes minerales, por lo que saber qué minerales están presentes en las rocas de un paisaje les permite reconstruir la historia de ese lugar. Los materiales amorfos, en cambio, están desordenados, como si las enciclopedias estuvieran esparcidas al azar sobre las estanterías y el suelo, lo que dificulta saber cómo se formaron.

El hallazgo de un alto nivel de materiales amorfos en Marte no se esperaba, en parte porque dichos materiales son raros en la Tierra. La estructura cristalina ordenada de los minerales los hace más estables, pero los materiales marcianos amorfos se encontraron en capas depositadas hace unos miles de millones de años.

«Esto es estable en Marte durante miles de millones de años, pero en la Tierra simplemente desapareció; no hay nada que tenga más de 50.000 años», dijo Kirsten Siebach, científica planetaria de la Universidad Rice en Houston, que no participó en el estudio. «La abundancia de materiales amorfos es uno de los grandes misterios de la misión Curiosity».

Pensar fuera de la caja negra

Los materiales amorfos pueden formarse cuando el magma se enfría muy rápidamente, cuando los impactadores golpean la superficie o mediante reacciones químicas entre la roca y el agua. El análisis de muestras de Curiosity en el instrumento de Marte encontró concentraciones relativamente altas de agua, dióxido de carbono y otros compuestos volátiles en los materiales amorfos del cráter Gale, que no están presentes en el material formado en el tipo de ambientes de alta temperatura que se esperan durante un impacto o en un entorno volcánico. Esto dejó a las reacciones químicas como el proceso más probable.

Para comprender mejor ese proceso en el cráter Gale, los investigadores querían comparar las muestras del Curiosity con materiales amorfos de la Tierra, lo cual no fue una tarea fácil. «Los materiales amorfos no se han estudiado mucho en un ambiente terrestre», dijo Feldman. «Siempre han sido una especie de caja negra; sabemos que están ahí, pero no sabemos mucho sobre ellas».

El equipo identificó sitios en California, Nevada y Terranova que tienen suelos con una química similar a los materiales amorfos del cráter Gale, que tienen altas concentraciones de hierro y sílice pero relativamente bajas abundancias de aluminio. Estos sitios terrestres tienen diferentes climas, lo que permite a los científicos comparar la influencia tanto de la temperatura como de las precipitaciones en la formación de materiales amorfos.

El sitio de California estaba en las montañas Klamath, en la parte noroeste del estado, que tiene inviernos fríos y húmedos y veranos calurosos y secos. En Nevada, el equipo tomó muestras de un sitio desértico cálido cerca del antiguo campamento minero de Pickhandle Gulch, cerca de la frontera con California. Y en Terranova, visitaron Tablelands en el Parque Nacional Gros Morne, que tiene un clima subártico.

Los científicos probaron las muestras mediante espectroscopía de difracción de rayos X, microscopía electrónica de transmisión y otras técnicas. Los análisis mostraron que los materiales amorfos de Terranova, la mayoría de los cuales tienen entre 15.000 y 20.000 años de antigüedad, eran los que mejor se asemejaban a los del cráter Gale. Tablelands tiene una temperatura media anual de 3,9°C y recibe unos 120 centímetros de precipitación cada año, lo que sugiere que las muestras marcianas se formaron por interacciones entre roca y agua a temperaturas cercanas al punto de congelación.

«Especulamos que los materiales ricos en hierro y silicio se formaron a partir de la alteración de silicatos que contienen hierro en las aguas superficiales y subterráneas a bajas temperaturas», dijo la coautora Elizabeth Rampe, científica planetaria del Centro Espacial Johnson de la NASA. Luego, el frío conservó estos materiales durante miles de millones de años.

«El frío tiene mucho sentido porque las bajas temperaturas ralentizan las reacciones químicas», afirmó Siebach. «Las altas temperaturas proporcionan la energía para que los materiales cristalicen. Pero si hace frío, se tarda más».

Una cuestión de habitabilidad

«Esto es muy importante para nuestra comprensión de la habitabilidad y los entornos habitables en Marte», dijo Rampe, incluida la idoneidad de un lugar para el desarrollo de la vida versus el mantenimiento de la vida a medida que cambian las condiciones.

Los primeros sedimentos del cráter Gale se depositaron en agua con baja salinidad y acidez, dijo Rampe, lo que tal vez proporcionó un ambiente razonablemente cómodo para la formación de vida. Sin embargo, a lo largo de cientos de millones de años, el agua se volvió más cáustica. «Puede que este no sea el mejor lugar para que se desarrolle la vida, pero hoy en día hay microbios en la Tierra que viven en ese tipo de entornos», dijo Rampe. «Entonces, si los microbios de Marte evolucionaron para vivir en estos fluidos, entonces, técnicamente, [Gale Crater] Era habitable, pero quizás no el lugar más cómodo.»

El rover Perseverance, que orbita el cráter Jezero, no está equipado con el mismo instrumento de rayos X que el Curiosity, por lo que no puede cuantificar ningún posible material amorfo. Sin embargo, continúa almacenando muestras para un posible regreso a la Tierra, donde los análisis de laboratorio proporcionarán más detalles sobre el clima marciano. «Me encantaría tener en mis manos algunas de esas muestras», dijo Feldman.

Este artículo apareció originalmente en la revista Eos.