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¿Dónde está el agua de Marte?
Alberto González Fairén

Parte del agua que tuvo Marte en superficie hace miles de millones de años sigue secuestrada allí en la estructura de muchos minerales.
arte tuvo gran cantidad de agua en superficie al principio de su historia geológica, posiblemente de forma más abundante durante los primeros 1.000 millones de años de la historia del planeta, los periodos Noeico y Hespérico. Décadas de investigación con orbitadores y vehículos sobre el suelo han demostrado que la superficie marciana albergó en aquellas épocas ríos y lagos durante tiempo suficiente como para formar deltas y secuencias sedimentarias significativas compuestas por minerales hidratados (fundamentalmente arcillas, Figura 1). Las estimaciones del total de agua líquida que tuvo Marte en superficie varían, pero si colocáramos toda el agua marciana sobre la superficie de forma uniforme, podría haber cubierto el planeta entero con una capa de agua de entre 100 y 1500 metros. Después, hace unos 3.500 millones de años, el inicio del periodo Amazónico fue testigo de la pérdida masiva del agua líquida en superficie y la desecación del paisaje marciano.

Durante los últimos años se ha abierto paso la hipótesis de que Marte perdió el agua líquida de su superficie como consecuencia de la desaparición de su campo magnético y por su reducida gravedad, que habrían conspirado de forma conjunta para que la atmósfera y la hidrosfera marcianas se perdieran masivamente hacia el espacio. La pequeña fracción de la hidrosfera marciana que logró permanecer en el planeta se encontraría hoy formando depósitos masivos de hielo en los polos y en la subsuperficie de las latitudes medias. Los detalles de este proceso los hemos descrito en estas páginas con anterioridad.

Pero parece ser que la hipótesis de desgasificación masiva de Marte está lejos de ser la historia completa. Una serie de investigaciones publicadas este año demuestran que gran parte del agua original que bañaba la superficie marciana sigue allí, no sólo en forma de hielo polar y subsuperficial, sino también secuestrada en la estructura de varias especies minerales.
Figura 1: Abundancia de arcillas (en color azul) en la región de Mawrth Vallis.
(ESA/OMEGA/HRSC) Click para ampliar!
La primera pista de esta nueva perspectiva sobre la evolución hidrogeológica de Marte llegó en febrero de este año de la mano del trabajo de Liza Wernicke y Bruce Jakosky, de la Universidad de Colorado. En su investigación, calcularon el volumen de agua almacenado en los minerales hidratados, estimando cuatro parámetros diferentes: la cantidad de agua en la superficie marciana libre de hielo, la cantidad de agua requerida para formar los minerales hidratados de la subsuperficie marciana, las densidades de las unidades rocosas que contienen minerales hidratados, y el espesor de esas unidades rocosas.

El resultado de los cálculos de Wernicke y Jakosky fue que el volumen de agua almacenado en los minerales hidratados es hasta siete veces mayor que la cantidad total de hielo de agua que existe en los polos y en las capas de hielo subsuperficial en latitudes medias. Sus conclusiones apuntan a que los minerales hidratados habrían absorbido una capa global de agua de entre 70 y 860 metros: es decir, que la mayor parte del agua original de Marte no se habría perdido en el espacio interplanetario hace eones, si no que permanecería aún hoy en la superficie marciana escondida en la estructura de los minerales hidratados.

El segundo trabajo fue publicado en marzo por un equipo liderado por Eva Scheller, de Caltech. En su investigación analizaron datos de meteoritos marcianos, observaciones con telescopios y orbitadores, y datos proporcionados por los rovers marcianos. El trabajo de Scheller y colaboradores parte del hecho de que, tanto en la Tierra como en Marte, cuando el agua de la superficie interacciona con las rocas, se forman arcillas y otros minerales hidratados. La diferencia estriba en que, en la Tierra, la tectónica de placas consigue fundir la corteza antigua en el interior del manto, lo que permite el reciclaje del agua cortical atrapada en los minerales y su vuelta a la atmósfera a través de los volcanes.

Sin embargo, la ausencia de un proceso similar de reciclaje de la corteza en Marte, impuso que toda el agua que se incorporaba en minerales hidratados quedara secuestrada en su interior de forma permanente, sin posibilidad de reciclaje. Según los cálculos del equipo de Scheller, entre un 30 y un 99% del agua original de Marte estaría aún hoy en la superficie del planeta, secuestrada en arcillas y otros minerales. Al igual que en el trabajo de Wernicke y Jakosky, el grupo de Scheller apunta a que la pérdida de agua marciana al espacio pudo ser en realidad un proceso marginal, y que la gran mayoría del agua marciana original sigue en Marte a día de hoy.

Finalmente, el tercer trabajo fue publicado en el mes de julio de este año, liderado por los investigadores Athena Chen y Peter Heaney, de la Universidad Penn State. En su trabajo analizan una forma particular del mineral hematita, un óxido de hierro no hidratado relativamente abundante en Marte, que puede encontrarse empobrecido en hierro y enriquecido con un grupo hidroxilo. Este grupo hidroxilo representaría agua almacenada, y por esta razón estos minerales se conocen como hidrohematita.

La hidrohematita resulta ser abundante en entornos ricos en óxidos de hierro a bajas temperaturas en la Tierra, y por extensión el equipo de Chen y Heaney proponen que podría estar escondiendo enormes cantidades de agua en Marte. Específicamente, en entornos acuosos alcalinos, la hidrohematita llega a precipitar y formar parte de los sedimentos marinos.

En la Tierra, la hidrohematita forma concreciones esféricas, que parecen similares a las “blueberries” identificadas por los rovers marcianos (Figura 2). Los instrumentos de análisis de los rovers han demostrado que las “blueberries” están compuestas por hematita, pero no son lo suficientemente precisos como para diferenciar entre hematita e hidrohematita. Por lo tanto, existe la posibilidad de que la superficie marciana esté sembrada de minerales que en principio no tienen porqué contener agua en su estructura, pero que en realidad sí contengan agua. Si se llegase a demostrar la presencia de hidrohematita en Marte, supondría otro reservorio adicional de agua en los minerales de la superficie marciana.

Las implicaciones de estas recientes investigaciones son evidentes: por un lado, para la evaluación de la prevalencia de entornos acuosos habitables en Marte en el pasado, ya que la enorme cantidad de agua almacenada en los minerales hoy apunta a un pasado marciano muy rico en agua líquida superficial; y, por otro lado, para los planes de exploración humana del planeta usando recursos existentes in situ, ya que el agua almacenada en los minerales de la superficie podría ser extraída y utilizada en las misiones futuras.
Figura 2: Concreciones de hematita, o “blueberries”,
identificadas por el rover Opportunity en Meridiani Planum.
(NASA/JPL-Caltech/Cornell/USGS)
 
 
Madrid, España, 15 de Octubre de 2021.
 
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