Cualquiera a quien le interese el sistema solar y sus planetas e investigue algunas características sobre Marte, nuestro planeta vecino, rápidamente se encontraría con imágenes de un planeta rojo y árido. Un planeta desértico muy frío que posee escasa cantidad de agua mayormente en forma de hielos polares.

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Sin embargo, hace mucho tiempo atrás, Marte era un planeta con abundantes cuerpos de agua en su superficie. Esto lo evidencia la información obtenida en las misiones enviadas al planeta rojo, las cuales muestran en su superficie formas que evidencian presencia de agua en paisajes de su pasado lejano. Las imágenes analizadas muestran antiguas líneas de costas, paleo-lagos, canales fluviales, depósitos lacustres y deltas entre otras geoformas típicas del accionar y de la presencia de agua. Se cree que Marte poseía tanta cantidad de agua como generar una capa equivalente global, global equivalent layer (GEL) en inglés, de hasta 1400 metros de profundidad. Esta capa equivalente en la actualidad ronda solo entre los 20 y 40 metros. 

Imagen: Cráter Jezero, sitio de aterrizaje del último rover llamado Perseverance enviado por la NASA. Este lugar es de interés ya que se supone que en algún momento del pasado geológico de Marte, fue contenedor de un gran lago. Se observa arriba a la izquierda la entrada de un cauce, quizás un antiguo rio, y el delta que el mismo dejó al ingresar al lago, detalle observado en el zoom. Es actualmente estudiado buscando evidencia fósil de vida microbiana.

Se estima que hace 3000 millones de años atrás se produjo este drástico cambio en sus condiciones, y los científicos están cada vez más cerca de revelar el destino de toda el agua aparentemente perdida. 

Hace unas semanas se publicó en la revista Science un trabajo científico de la Doctora Scheller junto a su equipo de trabajo, en el cual se explica un modelo donde se cuantifica la cantidad de minerales hidratados, como lo son las arcillas, en la corteza marciana; esta publicación empieza a dilucidar el destino del agua, ¿Hay un océano escondido en las rocas?

Anteriormente se creía que Marte experimentó una importante pérdida de agua debido al escape atmosférico de la misma. El agua de la superficie marciana se evaporaba formando vapor de agua que luego se disociaba en la atmósfera liberando átomos de oxígeno e hidrogeno. Este último, debido a la débil gravedad de esta planta sumado a la falta de un campo magnético protector, escapaba hacia el espacio exterior. 

Sin embargo, al estudiar la tasa de escape de hidrogeno actual, y asimilando que siempre fue constante a lo largo del tiempo, se observa que es demasiado pequeña para eliminar grandes volúmenes de agua. ¿Cómo se obtuvo esta información? Analizando la relación deuterio/hidrogeno. 

Recordemos que ciertos elementos poseen átomos con distinta cantidad de neutrones en su núcleo e igual cantidad de protones. En química estos son llamados isotopos.  El hidrogeno, posee en su núcleo un protón, mientras que su isotopo, el deuterio, posee un neutrón y un protón, siendo este último, ¨más pesado¨ debido a esta partícula extra. 

Debido a que el escape atmosférico elimina principalmente hidrogeno, por ser más liviano, y deja deuterio, la pérdida de agua de un planeta a través de la atmósfera superior dejaría un signo revelador sobre la proporción de deuterio a hidrógeno en la atmósfera del planeta: quedaría una gran cantidad de deuterio acumulado.

Sin embargo, como hemos expuesto anteriormente, la explicación de la pérdida de agua utilizando esta relación es muy baja para eliminar los volúmenes faltantes de agua en Marte. Por lo que este nuevo trabajo científico propone la existencia de reservorios de agua en ciertos minerales. Gracias a este nuevo descubrimiento de la doctora Scheller y su equipo, ahora se cree que los minerales hidratados fueron el mayor sumidero de agua en el pasado marciano y que entre un 30% hasta un 99%, podría estar atrapada en estos minerales.

Scheller y su equipo demostraron que minerales como la esméctica (un tipo de arcilla) observada mediante teledetección y en mediciones in situ pueden explicar la brecha entre los volúmenes de agua antiguos de este planeta y la cantidad de agua actual presente como hielo en los polos marcianos.

Imagen: Típicas formas de desecación de las arcillas. Fuente: https://www.infobae.com/america/ciencia-america/2021/03/21/por-que-marte-podria-esconder-oceanos-de-agua-debajo-de-su-superficie/

El equipo de investigadores concluye la existencia de una combinación de dos mecanismos: por un lado la retención de agua en los minerales hidratados de la corteza y por otro, la pérdida de agua por escape atmosférico. Ya que de esta manera es posible explicar la relación de deuterio a hidrógeno encontrada.  

Sin embargo, este modelo tiene varias concepciones, como la presencia de un clima cálido- húmedo, para mantener agua en estado líquido y además garantizar la liberación de hidrogeno en reacciones de interacción entre el agua y las rocas, donde estas se meteorizarían. A su vez, el escape de hidrogeno del agua daría lugar a la oxidación de la superficie marciana, es decir procesos muy similares a los que suceden actualmente en nuestro planeta.

Los minerales hidratados son comunes en la Tierra, pero gracias a la Tectónica de Placas que recicla la corteza terrestre y activa el vulcanismo en el globo, el agua presente en estos es devuelta a la hidrosfera. En cambio, la hidratación en Marte fue un proceso irreversible ya que este planeta no posee un mecanismo de reciclaje como lo son las placas tectónicas. “Los minerales hidratados en nuestro planeta se reciclan continuamente a través de las placas tectónicas. Mientras que, como es evidenciado en mediciones realizadas por varias naves espaciales que orbitan Marte, se observa que no existe un mecanismo de reciclado allí, por lo que el agua ahora está encerrada en la corteza o se ha perdido en el espacio”, afirmó Michael Meyer, investigador principal del Programa de Exploración de Marte de la NASA.

Reciclaje a través de la Tectónica de Placas:

La tectónica de placas en nuestro planeta es el motor que permite que existan cordilleras majestuosas, actividad sísmica y presencia de volcanes.

 Existe gracias a un mecanismo de convección de materiales en el manto terrestre que se mueve debido a diferentes densidades dentro del mismo y genera el movimiento de las placas litosféricas suprayacentes. Recordemos que la litosfera (compuesta por la corteza y la parte superior del manto) en realidad no corresponde a una única placa, sino a varias placas litosféricas interactuando entre sí, alejándose, acercándose o moviéndose paralelamente. Este mecanismo garantiza el reciclado de materiales y además de ciertos volátiles como el dióxido de carbono o el agua. 

Profundizando en este concepto y exponiéndolo simplificadamente, podemos afirmar que el mecanismo funciona de la siguiente manera: los minerales hidratados (como las arcillas) presentes en las rocas o los sedimentos oceánicos son reincorporados al interior de la Tierra, durante el proceso de subducción de placas oceánicas. Cuando estas ingresan al manto, se funden generando magma con alto contenido de volátiles, los cuales luego son devueltos a la superficie mediante la actividad volcánica. 

No todos los planetas rocosos poseen este sistema de reciclado de materiales, por ejemplo en Marte no existe una tectónica de placas activa a pesar de tener en su interior capas similares a las de la Tierra (un núcleo, una zona intermedia y una corteza). Su corteza, a diferencia de la corteza terrestre, está compuesta por una única placa que cubre todo el planeta. A pesar de esto presenta evidencia de tectonismo, es decir presenta deformación y fraccionamiento en su superficie, y gracias a ello posee grandes depresiones, cañadones y hasta conos volcánicos. 

El grupo de investigación de Scheller, sostiene que el escape atmosférico en cierta forma fue un factor clave, ya que gracias a este fue escapándose la atmósfera marciana que hacía posible el desarrollo de los fenómenos antes mencionados. Sumado a esto, se ha descubierto que la tasa de escape atmosférico habría sido más alta hace 4,1 millones de años, cuando la radiación solar ultravioleta y el viento solar eran más fuertes. 

El equipo de Scheller afirma que es necesario en investigaciones futuras cuantificar la contribución de la hidratación de la corteza, a través de minerales que contienen agua en su estructura, a la pérdida de agua a lo largo de la historia de Marte. Y además destaca la importancia de la tectónica de placas y de la meteorización para comprender la sostenibilidad del agua en la superficie y por ende la evolución de los planetas rocosos. 

Estudios como estos dejan en evidencia el funcionamiento como sistema de estos planetas dinámicos, donde cualquier alteración producida en alguno de sus procesos genera una variación inconmensurable. ¿Será Marte una representación de un futuro lejano de nuestro planeta?