La atmósfera perdida de Marte podría estar oculta a plena vista y ser utilizada como combustible en el futuro

Un nuevo estudio muestra que la espesa atmósfera de Marte, que se creía perdida, podría estar atrapada en la superficie arcillosa del planeta.

En un artículo con la firma de Jennifer Chu, se reveló que Marte no siempre fue el desierto frío que conocemos hoy. Cada vez hay más pruebas de que alguna vez fluyó agua sobre la superficie del Planeta Rojo, miles de millones de años atrás. Y si había agua, también debía haber una atmósfera consistente para evitar que el agua alcanzara el punto de congelación. Pero en algún momento, unos 3.500 millones de años atrás, el agua se secó y el aire, que alguna vez estuvo cargado de dióxido de carbono, se redujo dramáticamente, dejando sólo una brizna de atmósfera que acompaña hoy al cuarto planeta desde el Sol.

¿Dónde fue a parar la atmósfera de Marte? Esta pregunta ha sido un misterio central a lo largo de los 4.600 millones de años de historia del planeta que siempre atrajo la atención de los humanos.

Para dos geólogos del MIT, la respuesta puede estar en la arcilla del planeta. En un artículo publicado en Science Advances, proponen que gran parte de la atmósfera que falta en Marte podría estar atrapada en la corteza cubierta de arcilla del planeta.

El equipo de científicos sostiene que, si bien había agua en Marte, el líquido podría haberse filtrado a través de ciertos tipos de rocas y desencadenado una lenta cadena de reacciones que progresivamente extrajeron dióxido de carbono de la atmósfera y lo convirtieron en metano, una forma de carbono que podría almacenarse durante eones en la superficie arcillosa del planeta.

La verdad es que en algunas regiones de la Tierra se producen procesos similares. Los investigadores utilizaron su conocimiento de las interacciones entre rocas y gases en el planeta que habitamos y lo aplicaron a la forma en que podrían desarrollarse procesos similares en Marte. Descubrieron que, dada la cantidad de arcilla que se estima que cubre la superficie de Marte, la arcilla del planeta podría contener hasta 1,7 bares de dióxido de carbono, lo que equivaldría a alrededor del 80 por ciento de la atmósfera inicial y primitiva del planeta.

Es posible que el carbono marciano almacenado bajo la superficie algún día podría extraerse y convertirse en combustible para emprender misiones entre Marte y la Tierra, según los investigadores.

“Basándonos en nuestros hallazgos en la Tierra, demostramos que es probable que en Marte se hayan producido procesos similares y que grandes cantidades de CO2 atmosférico podrían haberse transformado en metano y haber quedado secuestradas en la arcilla”, explicó el autor del estudio, Oliver Jagoutz, profesor de Geología en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS) del MIT. “Este metano podría seguir estando presente y tal vez incluso utilizarse como fuente de energía en Marte en el futuro”, insistió.

Recordemos que bajo la superficie helada de varias regiones del Ártico, hay enormes volúmenes de metano almacenado. El problema aquí es que el descongelamiento de la mano del cambio climático-calentamiento global, este elemento sería liberado a la atmósfera que causaría un terrible efecto invernadero.

El autor principal del estudio es el reciente graduado de EAPS, Joshua Murray PhD ‘24, a quien citamos en los primeros párrafos de este artículo.

En los pliegues

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El grupo de Jagoutz en el MIT busca identificar los procesos e interacciones geológicas que impulsan la evolución de la litosfera de la Tierra, la capa exterior dura y quebradiza que incluye la corteza y el manto superior, donde se encuentran las placas tectónicas.

En 2023, él y Murray se centraron en un tipo de mineral arcilloso superficial llamado esmectita, que se sabe que es una trampa muy eficaz para almacenar el carbono. En un solo grano de esmectita hay una multitud de pliegues, dentro de los cuales el carbono puede permanecer inalterado por miles de millones de años. Demostraron que la esmectita en la Tierra probablemente era un producto de la actividad tectónica y que, una vez expuesta a la superficie, los minerales arcillosos actuaron para atraer y almacenar suficiente dióxido de carbono de la atmósfera para enfriar el planeta durante millones de años.

Poco después de que el equipo informara sus resultados, Jagoutz miró por casualidad un mapa de la superficie de Marte y se dio cuenta de que gran parte de la superficie de ese planeta estaba cubierta por las mismas arcillas esmectitas. ¿Podrían las arcillas haber tenido un efecto similar de captura de carbono en Marte y, de ser así, cuánto carbono podrían contener las arcillas?

“Sabemos que este proceso ocurre y está bien documentado en la Tierra. Y estas rocas y arcillas existen en Marte”, dijo Jagoutz. “Por eso, queríamos intentar unir los puntos”.

En cada rincón y cada grieta

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A diferencia de lo que ocurre en la Tierra, donde la esmectita es consecuencia del movimiento y la elevación de las placas continentales para llevar las rocas del manto a la superficie, en Marte no hay tal actividad tectónica. El equipo buscó formas en las que las arcillas podrían haberse formado en Marte, basándose en lo que los científicos saben de la historia y la composición del planeta.

Por ejemplo, algunas mediciones remotas de la superficie de Marte sugieren que al menos una parte de la corteza del planeta contiene rocas ígneas ultramáficas, similares a las que producen esmectitas, a través de la erosión en la Tierra. Otras observaciones revelan patrones geológicos similares a los de los ríos y afluentes terrestres, por donde el agua podría haber fluido y reaccionado con la roca subyacente.

Jagoutz y Murray se preguntaron si el agua podría haber reaccionado con las rocas ultramáficas profundas de Marte de una manera que produjera las arcillas que cubren la superficie en la actualidad. Desarrollaron un modelo simple de la química de las rocas, basado en lo que se sabe sobre cómo interactúan las rocas ígneas con su entorno en la Tierra.

Aplicaron el modelo a Marte, donde los científicos creen que la corteza está formada principalmente por roca ígnea rica en el mineral olivino. El equipo utilizó el modelo para estimar los cambios que podría sufrir la roca rica en olivino, suponiendo que el agua existió en la superficie durante al menos mil millones de años y que la atmósfera estaba cargada de dióxido de carbono.

“En este momento de la historia de Marte, creemos que el CO2 está en todas partes, en cada rincón y grieta, y el agua que se filtra a través de las rocas también está llena de CO2”, aseveró Murray.

Por unos mil millones de años, el agua que se filtraba por la corteza habría reaccionado lentamente con el olivino. Las moléculas de oxígeno del agua se habrían unido al hierro, liberando hidrógeno como resultado y formando el hierro oxidado rojo que le da al planeta su color icónico. Este hidrógeno libre se habría combinado luego con el dióxido de carbono del agua para formar _metano. A medida que esta reacción avanzaba con el tiempo, el olivino se habría transformado lentamente en otro tipo de roca rica en hierro conocida como serpentina, que luego continuó reaccionando con el agua para formar esmectita.

¿En Marte como en la Tierra?

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“Estas arcillas de esmectita tienen una gran capacidad para almacenar carbono”, explicó Murray. “Por eso, utilizamos los conocimientos existentes sobre cómo se almacenan estos minerales en las arcillas de la Tierra y los extrapolamos para decir: si la superficie marciana tiene tanta arcilla, ¿cuánto metano se puede almacenar en esas arcillas?”.

Él y Jagoutz descubrieron que si Marte está cubierto por una capa de esmectita de 1.100 metros de profundidad, esta cantidad de arcilla podría almacenar una enorme cantidad de metano, equivalente a la mayor parte del dióxido de carbono de la atmósfera que se cree que ha desaparecido desde que el planeta marciano se secó.

“Hemos descubierto que las estimaciones de los volúmenes globales de arcilla en Marte son coherentes con la idea de que una fracción significativa del CO2 inicial de Marte está secuestrado en forma de compuestos orgánicos dentro de la corteza rica en arcilla”, afirmó Murray. “De alguna manera, la atmósfera faltante de Marte podría estar oculta a simple vista”.

“A dónde fue el CO2 desde una atmósfera primitiva y más espesa es una pregunta fundamental en la historia de la atmósfera de Marte, su clima y la habitabilidad de los microbios”, expresó Bruce Jakosky, profesor emérito de Geología en la Universidad de Colorado e investigador principal de la misión Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN), que ha estado orbitando y estudiando la atmósfera superior de Marte desde 2014. Jakosky, quien no participó en el estudio mencionado aquí expresó que “Murray y Jagoutz examinan la interacción química de las rocas con la atmósfera como un medio para eliminar el CO2. En el extremo superior de nuestras estimaciones de cuánta erosión ha ocurrido, este podría ser un proceso importante en la eliminación del CO2 de la atmósfera primitiva de Marte”.

Importante

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• El paper “Olivine alteration and the loss of Mars’ early atmospheric carbon” fue publicado en Science Advances

• Este trabajo fue financiado parcialmente por la National Science Foundation de los Estados Unidos de América.

• El artículo Mars’ missing atmosphere could be hiding in plain sight, con la firma de Jennifer Chu, fue publicado en la sección de noticias del MIT.