Después del misterio del metano marciano llega el misterio del oxígeno marciano

Por Daniel Marín, el 17 noviembre, 2019. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • Curiosity • Marte • NASA ✎ 139

Por si fuera poco con el metano, ahora sabemos que en Marte también otra sustancia que aparece y desaparece: el oxígeno. El sensible instrumento SAM a bordo del rover Curiosity lleva más de cinco años terrestres —unos tres años marcianos— midiendo con detalle la composición atmosférica de la atmósfera en el cráter Gale. Como el periodo de análisis abarca varias vueltas del planeta rojo alrededor del Sol, esto permite identificar claramente patrones estacionales. La primera de estas variaciones, detectada con anterioridad por otras sondas de forma poco clara, fue la del metano. Efectivamente, Curiosity ha descubierto metano y, además, que varía estacionalmente. Lo malo es que el metano solo lo ha sido detectado de forma concluyente por Curiosity, mientras que la sonda europea ExoMars TGO ha sido incapaz de «olerlo» desde la órbita. ¿Por qué? Pues todavía no estamos seguros, aunque hay muchas hipótesis.

El rover Curiosity (MSL) (NASA).

El caso del oxígeno es distinto. Para empezar, ya sabíamos que podía existir esta sustancia en el planeta rojo. Las dos sondas Viking determinaron en los años 70 la composición atmosférica de Marte con una precisión muy alta e incluso habían detectado oxígeno, aunque la incertidumbre de los datos con respecto a esta última sustancia era enorme. El instrumento SAM ha medido con mucha mayor precisión la tenue atmósfera marciana y ha confirmado que está formada en un 95,1% —en porcentaje de volumen, no de masa— por dióxido de carbono (las sondas Viking midieron un 95,3% de CO2). El 5% restante se divide entre un 2,59% de nitrógeno molecular, un 1,94% de argón, un 0,058% de monóxido de carbono… y un 0,161% de oxígeno molecular. Obviamente, la presencia de oxígeno es llamativa porque todos lo consideramos un biomarcador, es decir, que se trata de una sustancia relacionada con la vida. Pero antes de invocar a hombrecillos verdes —o, más bien, a microorganismos verdes—, debemos ser precavidos.

Variación de la concentración de oxígeno en la atmósfera de Marte entre 2012 y 2017 medida por Curiosity en el cráter Gale (NASA).

Y es que existen muchos mecanismos químicos abióticos que pueden generar pequeñas cantidades de oxígeno en Marte. No en vano, la superficie del planeta rojo es rica en sustancias oxidantes —como es el caso de los percloratos— capaces de liberar oxígeno mediante determinadas reacciones químicas sin necesidad de meter seres vivos en la ecuación. Y, como vemos, la cantidad de oxígeno en la atmósfera marciana es ciertamente despreciable (aunque muy superior a la de metano, que es del 0,00000004%). Sea como sea, antes de olvidarnos del asunto lo primero que deberíamos hacer es identificar esas causas abióticas para descartar que no estamos ante algún fenómeno interesante. El misterio del oxígeno marciano no radica en la presencia de esta sustancia, sino en cómo varía su concentración a lo largo de un año marciano. Curiosity ha detectado que los niveles de oxígeno suben hasta un 30% en primavera y en verano, un patrón que se ha repetido estos tres últimos años marcianos.

Cambios en la presión atmosférica marciana a lo largo de tres años (Trainer et al.).

Para entender este asunto, recordemos que la atmósfera marciana sufre cambios estacionales de presión muy fuertes debido al ciclo de sublimación del dióxido de carbono en los casquetes polares. Estos casquetes tienen tanto hielo de dióxido de carbono que la presión de la atmósfera disminuye cuando se forman. Uno podría pensar que la aparición del casquete boreal compensaría la sublimación de dióxido de carbono del casquete austral y viceversa, manteniendo constante la presión. Pero no es el caso, porque en Marte las estaciones no son simétricas por culpa de la relativamente alta excentricidad de su órbita, lo que provoca que los veranos del hemisferio sur sean más calurosos que los del hemisferio norte. Este efecto se traduce en una variación estacional de la presión de hasta el 30%. A este ciclo hay que añadir cambios en la presión de hasta el 10% entre el día y la noche , aunque esta variación no nos interesa a la hora de entender el oxígeno marciano (como comparación, la presión atmosférica terrestre global es básicamente constante).

Cambios en los niveles de argón, nitrógeno y oxígeno a lo largo de un año marciano. Se aprecia que el oxígeno no sigue exactamente los cambios de los otros dos gases  (Trainer et al.).

Como era de esperar, Curiosity ha comprobado que el nitrógeno y el argón siguen el patrón estacional de cambio del dióxido de carbono, por lo que la variación en el porcentaje de la atmósfera de estos gases está relacionada con la formación de los casquetes polares, algo que ya midieron en su momento las sondas Viking de forma menos precisa. O, expresado con otras palabras, la cantidad total de estos dos gases no cambia, solo la de dióxido de carbono. A diferencia del nitrógeno y el argón, el oxígeno es una sustancia muy reactiva que tiende a desaparecer rápidamente si no hay ninguna fuente que se encargue de generarlo continuamente. La concentración del oxígeno marciano cambia de forma diferente a la del argón y el nitrógeno —en concreto, la abundancia de oxígeno varía entre las 1300 y las 2200 ppmv (partes por millón en volumen)—, lo que ya de por sí es tremendamente llamativo, pero lo más significativo es que la cantidad total de oxígeno varía, así que debe existir algún mecanismo que está creando y destruyendo oxígeno muy rápidamente.

Concentración de oxígeno y metano en el cráter Gale (NASA).

¿Y de dónde viene este oxigeno? No lo sabemos. Lo que sí han descartado los investigadores es que provenga de la fotodisociación del agua: debería haber cinco veces más agua en la atmósfera marciana de la que hay para explicar la aparición de tanto oxígeno. Muchas de las hipótesis sobre la creación de oxígeno no pueden explicar los cambios drásticos en su concentración. Por ejemplo, la rapidez de las fluctuaciones de oxígeno descarta al dióxido de carbono como posible fuente. Del mismo modo, los percloratos del regolito marciano siguen siendo buenos candidatos para explicar el origen del oxígeno, pero los mecanismos propuestos —como la radiación ultravioleta— no son lo suficientemente veloces. Curiosamente, los datos sugieren una posible relación entre los mecanismos que están creando el oxígeno y el metano. De confirmarse esta relación —que podría no ser real, cuidado—, estaríamos ante un fenómeno mucho más interesante. Ahora bien, no olvidemos que los datos de Curiosity son muy precisos, pero al mismo tiempo muy locales. Habrá que ver qué resultados obtienen otras sondas —empezando por la TGO— para comenzar a resolver este doble misterio.

Referencias:

  • https://mars.nasa.gov/news/8548/with-mars-methane-mystery-unsolved-curiosity-serves-scientists-a-new-one-oxygen/
  • https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2019JE006175


139 Comentarios

  1. Hay muchas teorías de la conspiración que afirma que las Viking encontraron algo y la NASA lo silenció.
    Y en esa línea afirman que este goteo de noticias buscan preparar a la población para la gran revelación de la presencia de vida en Marte.
    Personalmente creo que no pasa de una buena idea para el inicio de una novela, pero el tiempo lo dirá

  2. ¡Pero como se atreven algunos a decir que no puede haber vida en marte, cuando el nuevo mesías ha dicho que nos llevará a marte antes de que termine el próximo año en mil naves y de cien en cien! ¡¡¡¡¡Sacrílegos herejes!!!!

      1. ¿has estado alguna vez a la temperatura media de marte? No, porque solo en invierno antártico se aproxima a la de marte. Y no me digas que dentro de una cueva se solucionaba. En un planeta que no tiene un núcleo caliente ni placas tectónicas : 1º ; será difícil que encuentres cuevas naturales . 2º aunque las encuentres no hallarás en ellas más calor que en la superficie.
        Con los mejores trajes que tenemos para estar en los polos o en las montañas de 8000 mts. a -30º celsius , lo normal es que se te congelen los dedos de manos y pies en un ratito.

        1. En primer lugar, la temperatura media de Marte es como la del invierno Antártico, pero hay épocas y zonas en las que casi se aproxima a 0ºC (que también son las zonas de mayor radiación solar, cachis…).

          En segundo lugar, Marte tiene el núcleo muerto AHORA, pero no lo tuvo en su momento (ahí están los volcanes de Tharsis, por ejemplo, y sus monstruosas coladas de lava). Además, no está claro que aún no guarde calor (aunque sea poco para lo que se pretende, una colonia).

          En tercer lugar, cuevas en Marte las hay a patadas: los tubos de lava. Otra cosa es encontrar alguno que cumpla las expectativas, lo cual es moderadamente probable.

          En cuarto lugar, los “mejores trajes que tenemos para estar en los polos o en las montañas” son simples trapos al lado de los trajes espaciales, que van calefactados y tremendamente aislados.

          En quinto lugar, si encuentras un tubo de lava adecuado, con un tramo de volumen adecuado unos cuantos metros bajo tierra, tapas todas las grietas, pones una esclusa de aire para entrar y salir, lo presurizas y lo caldeas un poco (con cualquier tipo de fuente de calor), se mantendrá caliente sin el menor de los problemas (¿no te has fijado que TODAS las cuevas de la Tierra, incluso con poca profundidad, y si no tienen corrientes de aire, mantienen una temperatura estable todo el año?)

          Creo que hay que ser un poco crítico antes de dedicarse a lanzar afirmaciones gratuitamente.

          1. Con 20°C sacas mesas y sillas y en un periquete haces negocios con los turistas, montando una terracita.
            Una caña de Mahou y una de rabo de toro… o bravas y pincho de tortilla

          2. Estando de acuerdo con lo anterior, las temperaturas del interior de las cuevas en la tierra se mantienen a la temperatura del interior de la tierra para esa profundidad que próximas a la superficie pueden ser mayores de 15º C todo el año.

            En Marte también será así, pero la temperatura, aunque estable a lo largo del año, será de varios ºC bajo cero. Luego las cuevas requerirán aislamiento y calefacción.

            Precisamente el instrumento HP3 de la sonda InSight, tiene la misión de medir las temperaturas del interior, el gradiente y la conductividad térmica hasta una profundidad de 5mts.

            Pero de momento habrá que esperar a ver si pueden solucionar los problemas del Topo.

    1. Jim pagando las facturas del Starship a spaceX? Esa es mi apuesta, que el se pueda ir diciendo la NASA ha ido a marte porque yo hize que pudiera ir a marte, previo pago a musk.

      1. Juas, yo creo que Jim le ha troleado a SpaceX con esto.
        Por otro lado, no se ha firmado ninguna Task Order, que es lo importante. SpaceX tiene hasta 2028 para venderle el tema a la NASA y que le encargue una misión.

  3. En mi opinión si que es un resultado importante que aumenta el potencial astrobiológico de Marte. Por varias razones, primero porque el oxígeno se está produciendo y destruyendo a un ritmo muy rápido, lo que limita los posibles procesos geoquímicos candidatos para exlicarlo (no así los biológicos), en segundo lugar porque parece estar relacionado con las variaciones del metano y recordemos que los microorganismos metanogénicos terrestres producen agua además de metano como producto de su metabolismo reductor de carbono. Este agua, si podría explicar un incremento de oxígeno atmosférico de carácter local estacional por fotodisociación. Además los picos de oxígeno parecen seguir a los de metano, lo que podría ser debido al tiempo necesario para esta disociación. Podríamos imaginarnos la existencia de comunidades de microorganismos extremófilos quimiolitotrofos metanogénicos resistiendo el invierno en estado de espora a poca profundidad en el permafrost marciano que con el incremento de temperaturas del verano volverían a la fase vegetativa reactivando su metabolismo y produciendo metano y agua. O bien comunidades similares viviendo a mayor profundidad en el subsuelo y a temperaturas por encima del punto de congelación debido al calor interno del planeta, también produciendo metano y agua que se acumularía en cavidades subsupericiales y solo escaparía a la atmósfera con la sublimación veraniega de tapones de hielo superficiales. Saludos.

    1. Pero entonces, ¿no debería observarse también un pico en la proporción de vapor de agua en la atmósfera?
      ¿y por qué habría una cantidad tan grande de oxígeno molecular, producido por esos organismos, mientras que las cantidades de metano son tan ínfimamente pequeñas? ¿no deberían ser del mismo orden?

      1. Cierto, buenas observaciones. Una posibilidad sería que la mayoría del metano estuviese siendo consumido por otros microorganismos. Por ejemplo algo parecido a Methylomirabilis oxyfera, que consume metano y produce oxígeno. La variedad de fuentes de energía, aceptores terminales y tipos de metabolismo que exhiben las bacterias extremófilas terrerres es tal, que siempre se puede encontrar algo que encaje. Aunque reconozco que peco de optimista, porque estoy convencido de que el sistema solar está lleno de vida microbiana, allí donde se den las condiciones mínimas.

  4. Pienso q no es para tanto, pues puede ser que simplemente no se esten creando y destruyendo esos gases, si no que sean siempre los mismos y que con el aumento de temperatura se “diluyen” en la atmósfera y “precipitan” al disminuir la temperatura

    Perdón por los sueños rotos… pero Marte está muerto

    Y es mejor que el dios de la guerra este muerte, pues en el futuro nos ahorraremos muchos debates éticos y morales cuando decidamos su terraformacion

    Salutaciones

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