Un trazador clave utilizado para estimar cuánta atmósfera perdió Marte puede cambiar según la hora del día y la temperatura de la superficie del planeta rojo, según nuevas observaciones de científicos financiados por la NASA. Las mediciones anteriores de este marcador, isótopos de oxígeno, han discrepado significativamente. Una medición precisa de este trazador es importante para estimar cuánta atmósfera tenía Marte antes de que se perdiera. que revela si Marte podría haber sido habitable y cómo podrían haber sido las condiciones.

Marte es un resfriado desierto inhóspito hoy, pero características como lechos de ríos secos y minerales que solo se forman con agua líquida indican que hace mucho tiempo tenía una atmósfera espesa que retenía suficiente calor para que el agua líquida, un ingrediente necesario para la vida, fluyera por la superficie. Parece que Marte perdió gran parte de su atmósfera durante miles de millones de años, transformar su clima de uno que podría haber sustentado la vida en el ambiente desecado y congelado de hoy, según los resultados de misiones de la NASA como MAVEN y Curiosity y que se remontan a las misiones Viking de 1976.

Sin embargo, Aún quedan muchos misterios sobre la atmósfera antigua del Planeta Rojo. "Sabemos que Marte tenía más atmósfera. Sabemos que tenía agua corriente. Aparte de eso, no tenemos una buena estimación de las condiciones:¿qué tan parecido a la Tierra era el entorno de Marte? ¿Por cuánto tiempo?" dijo Timothy Livengood de la Universidad de Maryland, College Park y el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. Livengood es el autor principal de un artículo sobre esta investigación publicado en línea en Icarus el 1 de agosto.

Una forma de estimar qué tan espesa era la atmósfera original de Marte es observar los isótopos de oxígeno. Los isótopos son versiones de un elemento con diferente masa debido a la cantidad de neutrones en el núcleo atómico. Los isótopos más ligeros escapan al espacio más rápido que los isótopos más pesados, por lo que la atmósfera que permanece en el planeta se enriquece gradualmente en el isótopo más pesado. En este caso, Marte está enriquecido en comparación con la Tierra en el isótopo más pesado de oxígeno, 18O, frente al 16O más ligero y mucho más común. La cantidad relativa medida de cada isótopo se puede usar para estimar cuánta más atmósfera había en el antiguo Marte, en combinación con una estimación de cuánto más rápido escapa el 16O más ligero, y asumiendo que la cantidad relativa de cada isótopo en la Tierra y en Marte alguna vez fue similar.

El problema es que las mediciones de la cantidad de 18O en comparación con 16O en Marte, la relación 18O / 16O, no han sido consistentes. Diferentes misiones midieron diferentes proporciones, lo que da como resultado diferentes entendimientos de la antigua atmósfera marciana. El nuevo resultado proporciona una forma posible de resolver esta discrepancia al mostrar que la proporción puede cambiar durante el día marciano. "Las mediciones anteriores en Marte o en la Tierra han obtenido una variedad de valores diferentes para la proporción de isótopos, ", dijo Livengood." Nuestras son las primeras mediciones que utilizan un solo método de una manera que muestra que la proporción varía realmente en un solo día, en lugar de comparaciones entre dispositivos independientes. En nuestras medidas, la proporción de isótopos varía desde aproximadamente un 9% agotado en isótopos pesados ​​al mediodía en Marte hasta aproximadamente un 8% enriquecido en isótopos pesados ​​en aproximadamente 1:30 pm en comparación con las proporciones de isótopos que son normales para el oxígeno de la Tierra ".

Este rango de relaciones isotópicas es consistente con las otras mediciones reportadas. "Nuestras mediciones sugieren que todo el trabajo anterior pudo haberse realizado correctamente, pero no estuvo de acuerdo porque este aspecto de la atmósfera es más complejo de lo que nos habíamos dado cuenta, ", dijo Livengood." Dependiendo de en qué parte de Marte se hizo la medición, y a que hora del dia en Marte, es posible obtener diferentes valores ".

El equipo cree que el cambio en las proporciones durante el día es un hecho rutinario debido a la temperatura del suelo, en el que las moléculas isotópicamente más pesadas se adherirían a los granos superficiales fríos por la noche más que los isótopos más ligeros, luego se liberan (desorben térmicamente) a medida que la superficie se calienta durante el día.

Dado que la atmósfera marciana es principalmente dióxido de carbono (CO ₂ ), lo que el equipo realmente observó fueron isótopos de oxígeno unidos a átomos de carbono en el CO ₂ molécula. Hicieron sus observaciones de la atmósfera marciana con la instalación del telescopio infrarrojo de la NASA en Mauna Kea, Hawai, utilizando el Instrumento Heterodino para Vientos Planetarios y Composición desarrollado en NASA Goddard. "Al tratar de comprender la amplia difusión de las proporciones de isótopos estimadas que obtuvimos de las observaciones, notamos que estaban correlacionados con la temperatura de la superficie que también obtuvimos, ", dijo Livengood." Esa fue la idea que nos puso en este camino ".

El nuevo trabajo ayudará a los investigadores a refinar sus estimaciones de la antigua atmósfera marciana. Debido a que ahora se puede entender que las mediciones son consistentes con los resultados de tales procesos en las atmósferas de otros planetas, significa que están en el camino correcto para comprender cómo cambió el clima marciano. "Muestra que la pérdida atmosférica fue por procesos que entendemos más o menos, ", dijo Livengood." Los detalles críticos quedan por resolver, pero significa que no necesitamos invocar procesos exóticos que podrían haber resultado en la eliminación de CO ₂ sin cambiar las proporciones de isótopos, o cambiando solo algunas proporciones en otros elementos ".