Un diablo de polvo marciano serpenteando a lo largo de la región de Amazonis Planitia del norte de Marte en marzo de 2012. Crédito:Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA
La chispa de la electricidad en las tormentas de polvo marcianas ayuda a formar las enormes cantidades de perclorato que se encuentran en los suelos del planeta. según una nueva investigación de la Universidad de Washington en St. Louis.
No es un rayo, sino otra forma de descarga electrostática que es la clave en la distribución de la sustancia química reactiva en todo el planeta. dijo Alian Wang, profesor de investigación en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias en Artes y Ciencias.
"Encontramos un nuevo mecanismo que puede ser estimulado por un tipo de evento atmosférico que es exclusivo de Marte y que ocurre con frecuencia. dura mucho tiempo y cubre grandes áreas del planeta, es decir, tormentas de polvo y diablos de polvo, ", Dijo Wang." Explica lo único, alta concentración de una sustancia química importante en los suelos marcianos y que es muy importante en la búsqueda de vida en Marte ".
El nuevo trabajo es un estudio experimental que simula las condiciones marcianas en una cámara de laboratorio en la Tierra.
Cantidad sorprendente de un químico reactivo
Cuando el Phoenix Mars Lander de la NASA llegó al planeta en busca de entornos adecuados para la vida microbiana, Los investigadores se sorprendieron al encontrar altas concentraciones de percloratos en el suelo, que oscilan entre el 0,5 y el 1,0 por ciento.
Un error popular en ese momento llevó a algunas personas a creer que los percloratos matarían a todos los microbios marcianos. En realidad, algunos microbios pueden utilizar percloratos como fuente de energía, aunque los percloratos son tóxicos para los humanos.
Desierto de Atacama. Crédito:Wikipedia
El ion perclorato, compuesto por un átomo de cloro y cuatro átomos de oxígeno, es estable, pero clorar, una sustancia química relacionada con solo tres átomos de oxígeno, es un oxidante fuerte como lo demuestra Kaushik Mitra, estudiante de posgrado de la Universidad de Washington en ciencias terrestres y planetarias.
La nueva investigación de Wang muestra que el clorato es el primer y principal producto en la ruta de las transiciones de fase del cloruro al perclorato durante la química del plasma redox multifásico, el nuevo mecanismo descrito por primera vez el 15 de octubre en la revista. Cartas de ciencia terrestre y planetaria .
Una fuente de energía en la tormenta.
En la tierra, Los percloratos naturales se forman por reacciones fotoquímicas impulsadas por la luz solar. Son raros pero existen:los percloratos obtenidos de esta manera se han encontrado en los suelos de las regiones hiperáridas de la Tierra, como el Desierto de Atacama de Chile, Los valles secos de la Antártida o la cuenca de Qaidam en la meseta del Tíbet, por ejemplo. Pero Marte tiene alrededor de 10 millones de veces más percloratos en su suelo de lo que se podría predecir a través de este tipo de fotoquímica solamente.
Los modeladores sugirieron que los rayos podrían proporcionar la energía para estas reacciones químicas en Marte. Pero Wang y su equipo de la Universidad de Washington, que incluye a Kun Wang (sin relación), profesor asistente de ciencias terrestres y planetarias; Jennifer Houghton, investigador científico; y Chuck Yan, técnico de ingeniería:fueron los primeros en crear una simulación experimental real que demostró un rendimiento de clorato / perclorato de 1, 000 veces el rendimiento generado por la fotoquímica en el laboratorio.
Este trabajo se completó en colaboración con Z. C. Wu en el Instituto de Ciencias Espaciales, Universidad de Shandong en China; William Farrell del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA; y Andrew Jackson de la Universidad Tecnológica de Texas.
Imagen de primer plano de una tormenta de polvo en Marte adquirida por el Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA en noviembre de 2007. Crédito:NASA
Los investigadores diseñaron dos conjuntos de experimentos utilizando un simulador denominado Cámara de Análisis y Medio Ambiente Planetario (PEACh), creando una atmósfera similar a la de Marte con condiciones de presión y temperatura similares.
En la atmósfera de baja densidad similar a Marte, que tiene menos del uno por ciento de la presión atmosférica de la Tierra, es menos probable que las partículas cargadas se acumulen a distancia para formar el dramático arco de relámpagos. En lugar de, Los eventos de viento que transportan arena y polvo tienen más probabilidades de desarrollar campos eléctricos cercanos a la superficie que dan como resultado una descarga oscura Townsend, un efecto que no es visible, o descarga luminosa normal, que aparece, tal como suena, como un tenue resplandor.
"Si se tomó una foto por la noche sin luz solar, la descarga luminosa normal debe verse en forma de una luz débil y puede durar más que un rayo, "Dijo Alian Wang." En realidad, Le sugerí a un científico atmosférico que está trabajando en el rover Curiosity que debería diseñar una secuencia de fotos nocturna para atrapar a los demonios de polvo ".
En la cámara de Marte en el laboratorio, el equipo de investigación observó la generación instantánea de radicales libres (moléculas con electrones desapareados altamente reactivos) en una descarga luminosa normal, detectado por espectroscopia de emisión de plasma in situ. También midieron la transición de cloruro a clorato, y luego perclorar a través de la interacción con los radicales libres, utilizando espectroscopía láser Raman.
Enmascarando los signos de la vida
De media, Las tormentas de polvo globales en Marte ocurren una vez cada dos años marcianos, mientras que las tormentas de polvo regionales y locales ocurren todos los años.
Un autorretrato del rover Curiosity de la NASA tomado en Sol 2082 (15 de junio de 2018). Una tormenta de polvo marciana ha reducido la luz solar y la visibilidad en la ubicación del rover en el cráter Gale. Crédito:NASA
Wang y su equipo confían en que sus resultados pueden ampliarse a las condiciones generales de Marte y pueden ayudar a los investigadores a comprender las grandes concentraciones de estos productos químicos en los suelos marcianos.
Y lo que es más, Wang sugiere, Los cloratos producidos en grandes cantidades durante los eventos de polvo podrían estar actuando como carroñeros, reaccionando con otras sustancias químicas de la superficie de tal manera que "limpian" las biofirmas de los microbios activos, enmascarando o borrando la evidencia de vida en Marte.
"Este estudio abre una puerta. Demuestra el fuerte poder de oxidación de los electrones en el proceso de descarga electrostática generado por eventos de polvo, "Ella dijo." Sugiere que la descarga electrostática en eventos de polvo marciano puede afectar muchos otros procesos redox en la atmósfera de Marte y la superficie y subsuperficie de Marte, como los sistemas de hierro y azufre ".