Los científicos de Marte están luchando con un problema. Una amplia evidencia dice que el antiguo Marte a veces estaba húmedo, con agua que fluye y se acumula en la superficie del planeta. Todavía, el sol antiguo era aproximadamente un tercio menos cálido y los modeladores climáticos luchan por producir escenarios que calientan la superficie de Marte lo suficiente como para mantener el agua descongelada.

Una de las principales teorías es que una atmósfera de dióxido de carbono más espesa forma una capa de gases de efecto invernadero, ayudando a calentar la superficie del antiguo Marte. Sin embargo, según un nuevo análisis de datos del rover de la NASA Curiosity, Marte tenía muy poco dióxido de carbono hace unos 3.500 millones de años para proporcionar suficiente calentamiento por efecto invernadero para descongelar el hielo de agua.

El mismo lecho rocoso marciano en el que Curiosity encontró sedimentos de un lago antiguo donde los microbios podrían haber prosperado es la fuente de la evidencia que se suma al dilema sobre cómo podría haber existido tal lago. Curiosity no detectó minerales de carbonato en las muestras del lecho rocoso que analizó. El nuevo análisis concluye que la escasez de carbonatos en ese lecho rocoso significa que la atmósfera de Marte cuando existía el lago, hace unos 3.500 millones de años, no podía contener mucho dióxido de carbono.

"Nos ha impresionado particularmente la ausencia de minerales de carbonato en la roca sedimentaria que el rover ha examinado, "dijo Thomas Bristow del Centro de Investigación Ames de la NASA, Campo Moffett, California. "Sería realmente difícil obtener agua líquida incluso si hubiera cien veces más dióxido de carbono en la atmósfera de lo que nos dice la evidencia mineral en la roca". Bristow es el investigador principal del instrumento de química y mineralogía (CheMin) sobre Curiosity y autor principal del estudio que se publica esta semana en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .

Curiosity no ha realizado una detección definitiva de carbonatos en ninguna de las rocas del lecho del lago muestreadas desde que aterrizó en el cráter Gale en 2011. CheMin puede identificar el carbonato si constituye solo un pequeño porcentaje de la roca. El nuevo análisis de Bristow y 13 coautores calcula la cantidad máxima de dióxido de carbono que podría haber estado presente, coherente con esa escasez de carbonato.

En agua, El dióxido de carbono se combina con iones cargados positivamente como el magnesio y el hierro ferroso para formar minerales de carbonato. Otros minerales en las mismas rocas indican que esos iones estaban fácilmente disponibles. Los otros minerales, como la magnetita y los minerales arcillosos, también proporcionan evidencia de que las condiciones posteriores nunca se volvieron tan ácidas como para que los carbonatos se hubieran disuelto, como pueden hacerlo en aguas subterráneas ácidas.

El dilema se ha estado construyendo durante años:la evidencia sobre los factores que afectan las temperaturas de la superficie, principalmente la energía recibida del sol joven y el manto proporcionado por la atmósfera del planeta, se suma a una falta de coincidencia con la evidencia generalizada de redes de ríos y lagos en el antiguo Marte. Pistas como las proporciones de isótopos en la atmósfera marciana actual indican que el planeta alguna vez tuvo una atmósfera mucho más densa que ahora. Sin embargo, los modelos teóricos del antiguo clima marciano luchan por producir las condiciones que permitirían el agua líquida en la superficie marciana durante muchos millones de años. Un modelo exitoso propone una atmósfera espesa de dióxido de carbono que también contiene hidrógeno molecular. Cómo se generaría y mantendría tal atmósfera, sin embargo, es controvertido.

El nuevo estudio fija el rompecabezas en un lugar y un momento en particular, con una verificación en el suelo de carbonatos en exactamente los mismos sedimentos que tienen el récord de un lago aproximadamente mil millones de años después de la formación del planeta.

Durante las últimas dos décadas, Los investigadores han usado espectrómetros en orbitadores de Marte para buscar carbonato que podría haber resultado de una era temprana de dióxido de carbono más abundante. Han encontrado mucho menos de lo previsto.

"Ha sido un misterio por qué no se ha visto mucho carbonato desde la órbita, "Dijo Bristow." Podrías salir del dilema diciendo que los carbonatos todavía pueden estar allí, pero no podemos verlos desde la órbita porque están cubiertos de polvo, o enterrado, o no estamos buscando en el lugar correcto. Los resultados de Curiosity enfocan la paradoja. Esta es la primera vez que verificamos la presencia de carbonatos en el suelo en una roca que sabemos que se formó a partir de sedimentos depositados bajo el agua ".

El nuevo análisis concluye que no podrían haber estado presentes más de unas pocas decenas de milibares de dióxido de carbono cuando existía el lago. o habría producido suficiente carbonato para que CheMin de Curiosity lo detecte. Un milibar es una milésima parte de la presión del aire al nivel del mar en la Tierra. La atmósfera actual de Marte es de menos de 10 milibares y alrededor del 95 por ciento de dióxido de carbono.

"Este análisis encaja con muchos estudios teóricos de que la superficie de Marte, incluso hace tanto tiempo, no estaba lo suficientemente caliente para que el agua fuera líquida, "dijo Robert Haberle, un científico del clima de Marte en la NASA Ames y coautor del artículo. "Es realmente un rompecabezas para mí".

Los investigadores están evaluando múltiples ideas sobre cómo reconciliar el dilema.

"Algunos piensan que tal vez el lago no era un cuerpo abierto de agua líquida. Tal vez era un líquido cubierto de hielo, "Haberle dijo." Aún podría hacer que algunos sedimentos se acumulen en el lecho del lago si el hielo no fuera demasiado grueso ".

Un inconveniente de esa explicación es que el equipo del rover ha buscado y no ha encontrado en el cráter Gale evidencia que se esperaría de los lagos cubiertos de hielo. como grietas grandes y profundas llamadas cuñas de hielo, o "dropstones, "que se incrustan en los sedimentos blandos del lecho del lago cuando penetran en el hielo cada vez más delgado.

Si los lagos no estuvieran congelados, el rompecabezas se vuelve más desafiante por el nuevo análisis de lo que implica la falta de detección de carbonato por parte de Curiosity sobre la antigua atmósfera marciana.

"La curiosidad atraviesa los lechos de los arroyos, deltas y cientos de pies verticales de lodo depositados en lagos antiguos exigen un vigoroso sistema hidrológico que suministre el agua y los sedimentos para crear las rocas que estamos encontrando, "dijo el científico del proyecto Curiosity Ashwin Vasavada del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, Pasadena, California. "Dióxido de carbono, mezclado con otros gases como el hidrógeno, ha sido el candidato principal para la influencia de calentamiento necesaria para tal sistema. Este sorprendente resultado parecería sacarlo de la carrera ".

Cuando dos líneas de evidencia científica parecen irreconciliables, el escenario puede estar preparado para un avance en la comprensión de por qué no lo son. La misión Curiosity continúa investigando las antiguas condiciones ambientales en Marte.