Hace miles de millones de años, el Planeta Rojo era mucho más azul; según la evidencia que aún se encuentra en la superficie, abundante agua fluyó a través de Marte y formando charcos, lagos y océanos profundos. La pregunta, luego, ¿A dónde se fue toda esa agua?

La respuesta:en ninguna parte. Según una nueva investigación de Caltech y JPL, una porción significativa del agua de Marte, entre el 30 y el 99 por ciento, está atrapada dentro de minerales en la corteza del planeta. La investigación desafía la teoría actual de que el agua del Planeta Rojo se escapó al espacio.

El equipo de Caltech / JPL descubrió que hace unos cuatro mil millones de años, Marte albergaba suficiente agua para haber cubierto todo el planeta en un océano de aproximadamente 100 a 1, 500 metros de profundidad; un volumen aproximadamente equivalente a la mitad del Océano Atlántico de la Tierra. Pero, mil millones de años después, el planeta estaba tan seco como hoy. Previamente, Los científicos que buscaban explicar qué sucedió con el agua que fluía en Marte habían sugerido que escapó al espacio, víctima de la baja gravedad de Marte. Aunque algo de agua salió de Marte de esta manera, ahora parece que tal escape no puede explicar la mayor parte de la pérdida de agua.

"El escape atmosférico no explica completamente los datos que tenemos sobre la cantidad de agua que realmente existió una vez en Marte, "dice la candidata al doctorado de Caltech, Eva Scheller (MS '20), autor principal de un artículo sobre la investigación que fue publicado por la revista Ciencias el 16 de marzo y presentado el mismo día en la Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria (LPSC). Los coautores de Scheller son Bethany Ehlmann, profesor de ciencia planetaria y director asociado del Instituto Keck de Estudios Espaciales; Yuk Yung, profesor de ciencia planetaria e investigador científico senior del JPL; La estudiante de posgrado de Caltech Danica Adams; y Renyu Hu, Científico investigador del JPL. Caltech administra JPL para la NASA.

El equipo estudió la cantidad de agua en Marte a lo largo del tiempo en todas sus formas (vapor, líquido, y hielo) y la composición química de la atmósfera y la corteza actuales del planeta a través del análisis de meteoritos, así como el uso de datos proporcionados por rovers y orbitadores de Marte, mirando en particular la relación de deuterio a hidrógeno (D / H).

El agua está compuesta de hidrógeno y oxígeno:H ₂ O. No todos los átomos de hidrógeno son iguales, sin embargo. Hay dos isótopos estables de hidrógeno. La gran mayoría de los átomos de hidrógeno tienen solo un protón dentro del núcleo atómico, mientras que una pequeña fracción (alrededor del 0,02 por ciento) existe como deuterio, o el llamado hidrógeno "pesado", que tiene un protón y un neutrón en el núcleo.

Al hidrógeno más liviano (también conocido como protio) le resulta más fácil escapar de la gravedad del planeta al espacio que su contraparte más pesado. Debido a esto, el escape del agua de un planeta a través de la atmósfera superior dejaría una señal reveladora en la proporción de deuterio a hidrógeno en la atmósfera del planeta:quedaría una porción descomunal de deuterio.

Sin embargo, la pérdida de agua únicamente a través de la atmósfera no puede explicar tanto la señal de deuterio a hidrógeno observada en la atmósfera marciana como las grandes cantidades de agua en el pasado. En lugar de, el estudio propone que una combinación de dos mecanismos —la captura de agua en minerales en la corteza del planeta y la pérdida de agua a la atmósfera— puede explicar la señal de deuterio a hidrógeno observada dentro de la atmósfera marciana.

Cuando el agua interactúa con la roca, La meteorización química forma arcillas y otros minerales hidratados que contienen agua como parte de su estructura mineral. Este proceso ocurre tanto en la Tierra como en Marte. Debido a que la Tierra es tectónicamente activa, la corteza vieja se funde continuamente en el manto y forma una nueva corteza en los límites de las placas, reciclar agua y otras moléculas a la atmósfera a través del vulcanismo. Marte, sin embargo, es en su mayoría tectónicamente inactivo, y así el "secado" de la superficie, una vez que ocurre, es permanente.

"El escape atmosférico claramente tuvo un papel en la pérdida de agua, pero los hallazgos de la última década de misiones a Marte han señalado el hecho de que existía esta enorme reserva de antiguos minerales hidratados cuya formación ciertamente disminuyó la disponibilidad de agua con el tiempo. "dice Ehlmann.

"Toda esta agua fue secuestrada bastante temprano, y luego nunca volví a salir en bicicleta, "Dice Scheller. La investigación, que se basó en datos de meteoritos, telescopios, observaciones satelitales, y muestras analizadas por rovers en Marte, ilustra la importancia de tener múltiples formas de explorar el planeta rojo, ella dice.

Ehlmann, Hu, y Yung colaboraron previamente en una investigación que busca comprender la habitabilidad de Marte rastreando la historia del carbono, ya que el dióxido de carbono es el componente principal de la atmósfera. Próximo, el equipo planea seguir utilizando datos de composición isotópica y mineral para determinar el destino de los minerales que contienen nitrógeno y azufre. Además, Scheller planea continuar examinando los procesos por los cuales el agua de la superficie de Marte se perdió en la corteza utilizando experimentos de laboratorio que simulan los procesos de meteorización marcianos. así como a través de observaciones de la corteza antigua por el rover Perseverance. Scheller y Ehlmann también ayudarán en las operaciones de Marte 2020 para recolectar muestras de rocas para regresar a la Tierra, lo que permitirá a los investigadores y sus colegas probar estas hipótesis sobre los impulsores del cambio climático en Marte.

El papel, titulado "Secado a largo plazo de Marte causado por el secuestro de volúmenes de agua a escala oceánica en la corteza, "publicado en Science el 16 de marzo de 2021.