Por primera vez en la historia de la exploración espacial, Los científicos han medido los cambios estacionales en los gases que llenan el aire directamente sobre la superficie del cráter Gale en Marte. Como resultado, notaron algo desconcertante:oxígeno, el gas que muchas criaturas terrestres usan para respirar, se comporta de una manera que hasta ahora los científicos no pueden explicar mediante ningún proceso químico conocido.

En el transcurso de tres años de Marte (o casi seis años de la Tierra), un instrumento en el laboratorio de química portátil Sample Analysis at Mars (SAM) dentro del vientre del rover Curiosity de la NASA inhaló el aire del cráter Gale y analizó su composición. Los resultados que arrojó SAM confirmaron la composición de la atmósfera marciana en la superficie:95% por volumen de dióxido de carbono (CO ₂ ), 2,6% de nitrógeno molecular (N ₂ ), 1,9% de argón (Ar), 0,16% de oxígeno molecular (O ₂ ), y 0,06% de monóxido de carbono (CO). También revelaron cómo las moléculas en el aire marciano se mezclan y circulan con los cambios en la presión del aire a lo largo del año. Estos cambios se producen cuando el CO ₂ el gas se congela sobre los polos en invierno, reduciendo así la presión del aire en todo el planeta después de la redistribución del aire para mantener el equilibrio de presión. Cuando CO ₂ se evapora en primavera y verano y se mezcla en Marte, eleva la presión del aire.

Dentro de este entorno, Los científicos encontraron que el nitrógeno y el argón siguen un patrón estacional predecible, aumento y disminución de la concentración en el cráter Gale durante todo el año en relación con la cantidad de CO ₂ está en el aire. Esperaban que el oxígeno hiciera lo mismo. Pero no fue así. En lugar de, la cantidad de gas en el aire aumentó durante la primavera y el verano hasta en un 30%, y luego volvió a caer a los niveles predichos por la química conocida en otoño. Este patrón se repite cada primavera, aunque la cantidad de oxígeno agregado a la atmósfera varió, lo que implica que algo lo estaba produciendo y luego se lo estaba quitando.

"La primera vez que lo vimos, fue simplemente alucinante, "dijo Sushil Atreya, profesor de ciencias climáticas y espaciales en la Universidad de Michigan en Ann Arbor. Atreya es coautor de un artículo sobre este tema publicado el 12 de noviembre en la Revista de investigación geofísica:planetas.

Tan pronto como los científicos descubrieron el enigma del oxígeno, Los expertos en Marte se pusieron a trabajar para intentar explicarlo. Primero verificaron dos y tres veces la precisión del instrumento SAM que usaron para medir los gases:el espectrómetro de masas cuadrupolo. El instrumento estaba bien. Consideraron la posibilidad de que CO ₂ o agua (H ₂ O) las moléculas podrían haber liberado oxígeno cuando se separaron en la atmósfera, conduciendo al ascenso de corta duración. Pero se necesitarían cinco veces más agua por encima de Marte para producir el oxígeno adicional, y compañía ₂ se rompe demasiado lentamente para generarlo en tan poco tiempo. ¿Qué pasa con la disminución de oxígeno? ¿Podría la radiación solar haber dividido las moléculas de oxígeno en dos átomos que volaron al espacio? No, los científicos concluyeron, ya que se necesitarían al menos 10 años para que el oxígeno desapareciera a través de este proceso.

"Estamos luchando por explicar esto, "dijo Melissa Trainer, un científico planetario del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien dirigió esta investigación. "El hecho de que el comportamiento del oxígeno no sea perfectamente repetible en todas las estaciones nos hace pensar que no es un problema que tenga que ver con la dinámica atmosférica. Tiene que ser una fuente química y un sumidero que aún no podemos explicar".

Para los científicos que estudian Marte, la historia del oxígeno es curiosamente similar a la del metano. El metano está constantemente en el aire dentro del cráter Gale en cantidades tan pequeñas (0,00000004% en promedio) que apenas es perceptible incluso por los instrumentos más sensibles de Marte. Todavía, ha sido medido por el espectrómetro láser sintonizable de SAM. El instrumento reveló que mientras el metano sube y baja estacionalmente, aumenta en abundancia en aproximadamente un 60% en los meses de verano por razones inexplicables. (De hecho, el metano también se dispara de forma aleatoria y espectacular. Los científicos están tratando de averiguar por qué).

Con los nuevos hallazgos de oxígeno en la mano, El equipo del entrenador se pregunta si una química similar a la que impulsa las variaciones estacionales naturales del metano también puede impulsar el oxígeno. Al menos ocasionalmente, los dos gases parecen fluctuar a la vez.

"Estamos comenzando a ver esta tentadora correlación entre el metano y el oxígeno durante una buena parte del año de Marte, "Atreya dijo." Creo que hay algo en eso. Todavía no tengo las respuestas. Nadie lo hace."

El oxígeno y el metano se pueden producir biológicamente (a partir de microbios, por ejemplo) y abióticamente (de la química relacionada con el agua y las rocas). Los científicos están considerando todas las opciones, aunque no tienen ninguna evidencia convincente de actividad biológica en Marte. Curiosity no tiene instrumentos que puedan decir definitivamente si la fuente del metano u oxígeno en Marte es biológica o geológica. Los científicos esperan que las explicaciones no biológicas sean más probables y están trabajando diligentemente para comprenderlas por completo.

El equipo de Trainer consideró el suelo marciano como una fuente de oxígeno extra de primavera. Después de todo, se sabe que es rico en elementos, en forma de compuestos como el peróxido de hidrógeno y los percloratos. Un experimento en los módulos de aterrizaje Viking mostró hace décadas que el calor y la humedad podían liberar oxígeno del suelo marciano. Pero ese experimento tuvo lugar en condiciones bastante diferentes del entorno primaveral marciano, y no explica la caída de oxígeno, entre otros problemas. Otras posibles explicaciones tampoco cuadran por ahora. Por ejemplo, La radiación de alta energía del suelo podría producir O extra ₂ en el aire, pero se necesitaría un millón de años para acumular suficiente oxígeno en el suelo para dar cuenta del impulso medido en una sola primavera, los investigadores informan en su artículo.

"Todavía no hemos podido encontrar un proceso que produzca la cantidad de oxígeno que necesitamos, pero creemos que tiene que haber algo en la superficie del suelo que cambie estacionalmente porque no hay suficientes átomos de oxígeno disponibles en la atmósfera para crear el comportamiento que vemos, "dijo Timothy McConnochie, científico investigador asistente en la Universidad de Maryland en College Park y otro coautor del artículo.

La única nave espacial anterior con instrumentos capaces de medir la composición del aire marciano cerca del suelo fueron los módulos de aterrizaje gemelos Viking de la NASA. que llegó al planeta en 1976. Los experimentos vikingos abarcaron sólo unos pocos días marcianos, aunque, por lo que no pudieron revelar los patrones estacionales de los diferentes gases. Las nuevas mediciones de SAM son las primeras en hacerlo. El equipo SAM continuará midiendo los gases atmosféricos para que los científicos puedan recopilar datos más detallados a lo largo de cada temporada. Mientras tanto, Trainer y su equipo esperan que otros expertos en Marte trabajen para resolver el misterio del oxígeno.

"Esta es la primera vez que vemos este comportamiento interesante durante varios años. No lo entendemos totalmente, "El entrenador dijo." Para mí, esta es una convocatoria abierta a todas las personas inteligentes que estén interesadas en esto:Vea lo que se le ocurre ".