En la palma de Jessica Barnes hay un antiguo, mosaico de vidrio del tamaño de una moneda, minerales y rocas tan gruesas como un hilo de fibra de lana. Es un trozo de meteorito marciano, conocida como Northwest Africa 7034 o Black Beauty, que se formó cuando un gran impacto unió varias piezas de la corteza marciana.

Barnes es profesor asistente de ciencias planetarias en el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona. Ella y su equipo analizaron químicamente el meteorito Black Beauty y el infame meteorito Allan Hills 84001, controvertido en la década de 1990 por contener presuntamente microbios marcianos, para reconstruir la historia del agua y los orígenes planetarios de Marte.

Su análisis, publicado hoy en Naturaleza Geociencia , mostró que Marte probablemente recibió agua de al menos dos fuentes muy diferentes al principio de su historia. La variabilidad que encontraron los investigadores implica que Marte, a diferencia de la Tierra y la luna, nunca hubo un océano de magma que abarcara completamente el planeta.

"Estas dos fuentes diferentes de agua en el interior de Marte podrían estar diciendo algo sobre los tipos de objetos que estaban disponibles para fusionarse en el interior, planetas rocosos, "Dijo Barnes. Dos planetesimales distintos con contenidos de agua muy diferentes podrían haber chocado y nunca mezclarse por completo." Este contexto también es importante para comprender la habitabilidad y la astrobiología de Marte en el pasado ".

Leyendo el agua

"Mucha gente ha estado tratando de averiguar la historia del agua de Marte, "Dijo Barnes." Como, de donde vino el agua? ¿Cuánto tiempo estuvo en la corteza (superficie) de Marte? ¿De dónde vino el agua interior de Marte? ¿Qué puede decirnos el agua sobre cómo se formó y evolucionó Marte? "

Barnes y su equipo pudieron reconstruir la historia del agua de Marte buscando pistas en dos tipos, o isótopos, de hidrógeno. Un isótopo de hidrógeno contiene un protón en su núcleo; esto a veces se llama "hidrógeno ligero". El otro isótopo se llama deuterio, que contiene un protón y un neutrón en el núcleo; esto a veces se denomina "hidrógeno pesado". La proporción de estos dos isótopos de hidrógeno le indica a un científico planetario los procesos y posibles orígenes del agua en las rocas, minerales y vasos en los que se encuentran.

Misterio de meteorito

Durante unos 20 años, Los investigadores han estado registrando las proporciones isotópicas de los meteoritos marcianos, y sus datos estaban por todos lados. Parecía haber poca tendencia Dijo Barnes.

El agua encerrada en las rocas de la Tierra es lo que se llama no fraccionada, lo que significa que no se desvía mucho del valor de referencia estándar del agua del océano:un 1:6, 420 relación de hidrógeno pesado a ligero. La atmósfera de Marte, por otra parte, está muy fraccionado:está poblado principalmente por deuterio, o hidrógeno pesado, probablemente porque el viento solar eliminó el hidrógeno ligero. Las mediciones de los meteoritos marcianos, muchos de los cuales fueron excavados desde las profundidades de Marte por eventos de impacto, abarcaron toda la gama entre las mediciones de la atmósfera de la Tierra y de Marte.

El equipo de Barnes se propuso investigar la composición de isótopos de hidrógeno de la corteza marciana específicamente mediante el estudio de muestras que sabían que se originaron en la corteza:los meteoritos Black Beauty y Allan Hills. Black Beauty fue especialmente útil porque es una mezcla de material de superficie de muchos puntos diferentes en la historia de Marte.

"Esto nos permitió formarnos una idea de cómo se veía la corteza de Marte durante varios miles de millones de años, "Dijo Barnes.

Las proporciones isotópicas de las muestras de meteoritos cayeron aproximadamente a la mitad entre el valor de las rocas terrestres y la atmósfera de Marte. Cuando se compararon los hallazgos de los investigadores con estudios previos, incluidos los resultados del Curiosity Rover, parece que este fue el caso durante la mayor parte de los 4.000 millones de años de historia de Marte.

"Pensamos, ok, esto es interesante, pero también un poco raro, "Dijo Barnes." ¿Cómo se explica esta dicotomía en la que la atmósfera marciana está siendo fraccionada, pero la corteza permanece básicamente igual durante el tiempo geológico? "

Barnes y sus colegas también lidiaron con tratar de explicar por qué la corteza parecía tan diferente del manto marciano. la roca más tarde que se encuentra debajo.

"Si intentas explicar esta proporción isotópica bastante constante de la corteza de Marte, realmente no puedes usar la atmósfera para hacer eso, ", Dijo Barnes." Pero sabemos cómo se forman las costras. Están formados por material fundido del interior que se solidifica en la superficie ".

"La hipótesis predominante antes de comenzar este trabajo era que el interior de Marte era más parecido a la Tierra y no estaba fraccionado, por lo que la variabilidad en las proporciones de isótopos de hidrógeno dentro de las muestras marcianas se debió a la contaminación terrestre o la implantación atmosférica cuando salió de Marte, "Dijo Barnes.

La idea de que el interior de Marte tenía una composición similar a la de la Tierra surgió de un estudio de un meteorito marciano que se cree que se originó en el manto, el interior entre el núcleo del planeta y su corteza superficial.

Sin embargo, Barnes dijo, "Los meteoritos marcianos básicamente se trazan por todo el lugar, Por lo tanto, tratar de averiguar qué nos dicen estas muestras sobre el agua en el manto de Marte ha sido históricamente un desafío. El hecho de que nuestros datos para la corteza fueran tan diferentes nos llevó a revisar la literatura científica y analizar los datos ".

Los investigadores encontraron que dos tipos geoquímicamente diferentes de rocas volcánicas marcianas -shergottitas enriquecidas y shergottitas empobrecidas- contienen agua con diferentes proporciones de isótopos de hidrógeno. Las shergottitas enriquecidas contienen más deuterio que las shergottitas empobrecidas, que son más parecidos a la Tierra, ellos encontraron.

"Resulta que si se mezclan diferentes proporciones de hidrógeno de estos dos tipos de shergottitas, puede obtener el valor de la corteza, "Dijo Barnes.

Ella y sus colegas piensan que las shergottitas están registrando las firmas de dos hidrógeno diferentes y, por extensión, agua — reservorios dentro de Marte. La gran diferencia les sugiere que más de una fuente podría haber aportado agua a Marte y que Marte no tenía un océano de magma global.