Durante más de una década hemos escuchado el lema de la exploración de Marte: seguir el agua. En un nuevo artículo publicado el 9 de octubre de 2015 en la revista Science, el equipo del Laboratorio de Ciencia de Marte (MSL) presenta los resultados recientes de su búsqueda, que no solo pretende seguir el agua, sino también comprender de dónde procedía y cuánto tiempo permaneció en la superficie de Marte hace tanto tiempo.
La historia que se ha desarrollado es una historia húmeda: hace miles de millones de años, Marte parece haber tenido una atmósfera más masiva que la actual, con una hidrosfera activa capaz de almacenar agua en lagos de larga duración. El equipo del MSL concluyó que esta agua ayudó a rellenar el cráter Gale, lugar de aterrizaje del róver Curiosity del MSL, con sedimentos depositados en capas que formaron la base de la montaña que hoy se encuentra en el centro del cráter.
Curiosity lleva explorando el cráter Gale, que se estima tiene entre 3800 y 3600 millones de años, desde agosto de 2012. A mediados de septiembre de 2014, el róver llegó a las estribaciones de Aeolis Mons, una montaña estratificada de tres millas de altura apodada “Mount Sharp” en honor al difunto geólogo de Caltech Robert Sharp. Desde entonces, Curiosity explora la base de la montaña.
“Las observaciones del róver sugieren que una serie de arroyos y lagos de larga duración existieron en algún momento entre 3800 y 3300 millones de años atrás, aportando sedimentos que fueron acumulando lentamente las capas inferiores del Mount Sharp”, afirma Ashwin Vasavada (PhD ’98), científico del proyecto MSL. “Sin embargo, esta serie de lagos de larga duración no está prevista por los modelos actuales del clima antiguo de Marte, que tienen dificultades para alcanzar temperaturas por encima del punto de congelación”, añade.
Esta discrepancia entre las predicciones sobre el clima antiguo de Marte, derivadas de modelos desarrollados por paleoclimatólogos, y los indicios del pasado acuoso del planeta, tal como los interpretan los geólogos, guarda similitudes con un enigma científico de hace un siglo, en este caso relativo al pasado antiguo de la Tierra.
En aquel momento, los geólogos empezaron a reconocer que las formas de los continentes encajaban entre sí, casi como piezas de un rompecabezas disperso, explica John Grotzinger, catedrático Fletcher Jones de Geología de Caltech, presidente de la División de Ciencias Planetarias y Geológicas y autor principal del artículo. “Aparte de la forma de los continentes, los geólogos tenían pruebas paleontológicas de que las plantas y animales fósiles de África y América del Sur estaban estrechamente relacionados, así como rocas volcánicas singulares que sugerían un origen espacial común. El problema era que la amplia comunidad de científicos de la Tierra no lograba encontrar un mecanismo físico que explicara cómo los continentes podían abrirse paso a través del manto terrestre y separarse a la deriva. Parecía imposible. El componente que faltaba era la tectónica de placas”, afirma. “De un modo quizá similar, nos falta algo importante sobre Marte.”
Mientras Curiosity recorría el cráter Gale, se detuvo a examinar numerosas áreas de interés. Todos los objetivos han sido fotografiados, y se han recogido muestras de suelo de algunos; en unos pocos lugares se han perforado rocas para obtener muestras. Estas muestras se depositan en los laboratorios de a bordo del róver. Utilizando los datos de estos instrumentos, así como las imágenes visuales de las cámaras de a bordo y los análisis espectroscópicos, los científicos del MSL han ido reconstruyendo una historia cada vez más coherente y convincente sobre la evolución de esta región de Marte.
Antes de que Curiosity aterrizara en Marte, los científicos propusieron que el cráter Gale se había llenado con capas de sedimentos. Algunas hipótesis eran “secas”, lo que implicaba que los sedimentos se acumularon a partir de polvo y arena arrastrados por el viento, mientras que otras se centraban en la posibilidad de que las capas de sedimento se hubieran depositado en antiguos arroyos y lagos. Los resultados más recientes de Curiosity indican que estos escenarios más húmedos eran correctos para las partes inferiores del Mount Sharp. Según el nuevo análisis, el relleno de al menos las capas inferiores de la montaña se produjo sobre todo mediante antiguos ríos y lagos.
“Durante el recorrido por Gale hemos observado patrones en la geología donde vimos indicios de antiguos arroyos de rápido flujo con grava más gruesa, así como lugares donde los arroyos parecen haber desembocado en masas de agua estancada”, dice Vasavada. “La predicción era que deberíamos empezar a ver rocas de grano fino depositadas por el agua más cerca del Mount Sharp. Ahora que hemos llegado, vemos abundantes lutitas finamente laminadas.” Estas capas limosas de los estratos se interpretan como depósitos de antiguos lagos.
“Estas lutitas finamente laminadas son muy similares a las que vemos en la Tierra”, dice Woody Fischer, catedrático de geobiología de Caltech y coautor del artículo. “La escala de laminación —que se produce tanto a escala milimétrica como centimétrica— representa el asentamiento de penachos de sedimento fino a través de un cuerpo de agua estancada. Esto es exactamente lo que vemos en rocas que representan antiguos lagos en la Tierra.” La lutita indica la presencia de masas de agua estancada en forma de lagos que permanecieron durante largos periodos, posiblemente expandiéndose y contrayéndose repetidamente a lo largo de cientos a millones de años. Estos lagos depositaron el sedimento que finalmente formó la parte inferior de la montaña.
“Paradójicamente, donde hoy hay una montaña, en otro tiempo hubo una cuenca, y a veces estaba llena de agua”, dice Grotzinger. “Curiosity ha medido unos 75 metros de relleno sedimentario, pero basándose en los datos cartográficos del Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA y en las imágenes de las cámaras de Curiosity, parece que el depósito sedimentario transportado por agua pudo extenderse al menos entre 150 y 200 metros por encima del suelo del cráter, lo que equivale a una duración de millones de años durante los cuales los lagos pudieron estar presentes de forma intermitente en la cuenca del cráter Gale”, afirma Grotzinger. Además, el espesor total de los depósitos sedimentarios del cráter Gale que indican interacción con el agua podría alcanzar aún más altura, hasta quizá 800 metros por encima del suelo del cráter, y representar posiblemente decenas de millones de años.
Pero las capas depositadas por encima de ese nivel no requieren agua como agente de deposición o alteración. “Por encima de los 800 metros, el Mount Sharp no muestra indicios de estratos hidratados, y eso es la mayor parte de lo que forma el Mount Sharp. Vemos otros 4000 metros de estratos secos y nada más”, dice Grotzinger. Sugiere que quizá este segmento de la historia del cráter haya estado dominado por la deposición eólica, es decir, impulsada por el viento, como se llegó a imaginar para la parte inferior explorada por Curiosity. Esto ocurrió después del periodo húmedo que construyó la base de la montaña.
Una cuestión pendiente gira en torno al origen original del agua que transportó sedimentos al cráter. Para que existiera agua fluyendo en la superficie, Marte debió de tener una atmósfera más densa y un clima más cálido de lo que se ha teorizado para el periodo que enmarca la intensa actividad geológica del cráter Gale. Existen pruebas de este clima antiguo y más húmedo en el registro rocoso. Sin embargo, los modelos actuales de este paleoclima —que tienen en cuenta las estimaciones de la masa y la composición de la atmósfera primitiva y la cantidad de energía que recibió del Sol— quedan, literalmente, secos. Esos modelos indican que la atmósfera de Marte no pudo sostener grandes cantidades de agua líquida.
Sin embargo, el registro rocoso descubierto en el cráter Gale sugiere un escenario distinto. “Ya fuera nieve o lluvia, existen pruebas geológicas de que esa humedad se acumuló en las tierras altas del borde del cráter Gale”, dice Grotzinger. En el caso del cráter Gale, al menos parte del agua procedió de las tierras altas que forman el borde del cráter, pero la descarga de aguas subterráneas —una explicación habitual para conciliar las observaciones geológicas húmedas con las predicciones paleoclimáticas secas— es poco probable en esta zona. “Justo al otro lado del borde norte de Gale se encuentran las llanuras septentrionales (Northern Plains). Algunos han argumentado que allí había un océano septentrional, y esa es una forma de obtener la humedad que se necesita para explicar lo que vemos en las rocas.” Sin embargo, localizar la posible ubicación de un océano no ayuda a explicar cómo ese agua logró existir como líquido durante periodos prolongados en la superficie.
Mientras los climatólogos intentan desarrollar nuevos modelos atmosféricos, la ayuda debería llegar de las exploraciones continuas de Curiosity. “Todavía hay muchos kilómetros de la historia de Marte por explorar”, dice Fischer. Cree que algunos de los datos más emocionantes hasta la fecha podrían llegar en los próximos años, a medida que Curiosity ascienda más en el Mount Sharp. “Los estratos revelarán la historia temprana de Gale, su historia. Sabemos que hay rocas depositadas bajo el agua, en el lago. ¿Cuál es la química de estas rocas? Ese lago representaba una interfaz entre el agua y la atmósfera, y debería darnos información importante sobre el entorno de la época.”
“Hemos tendido a pensar que Marte es simple”, añade Grotzinger. “Alguna vez también pensamos que la Tierra era simple. Pero cuanto más se profundiza, surgen preguntas, porque se empieza a comprender la verdadera complejidad de lo que vemos en Marte. Es un buen momento para volver a evaluar todas nuestras suposiciones. Algo falta en alguna parte.”
Este artículo se publica en colaboración con Caltech. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autor: Rod Pyle es escritor científico de Caltech.
Imagen: Un niño jordano posa con una imagen de Marte. REUTERS/Ali Jarekji.
