Desentrañando los misterios de Marte simulando la geología y la hidrología del planeta

Marte es conocido como el Planeta Rojo porque los minerales de hierro en el suelo se oxidan, dándole a él y a su atmósfera su color distintivo. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Marte ha estado fascinado por la humanidad probablemente desde que las primeras especies dirigieron su mirada hacia el cielo nocturno. La exploración espacial de hoy da testimonio de esta fascinación continua.

Desde la década de 1960, más de 40 misiones han intentado llegar al Planeta Rojo. Como resultado, tres rovers, un módulo de aterrizaje y un helicóptero están operando actualmente en la superficie de Marte, y ocho orbitadores están orbitando el planeta.

La simulación de la geología y la hidrología del Planeta Rojo podría revelar cómo ha cambiado el paisaje, ayudando en la búsqueda de lugares de aterrizaje para futuras misiones.

De particular interés

“Muchos de los planetas y lunas de nuestro sistema solar son muy interesantes, pero Marte es un poco especial”, dijo François Forget, científico atmosférico de la Sorbona en Francia. “Actualmente, Marte es bastante similar a la Tierra, pero en el pasado, hace 3 o 4 mil millones de años, era aún más similar”.

Si bien la investigación exhaustiva hasta la fecha ha proporcionado una gran cantidad de datos geológicos, todavía hay muchas incógnitas sobre el cuarto planeta desde el sol.

Hay rastros de lo que alguna vez fue un vasto océano que cubre el hemisferio norte de Marte, mientras que en otros lugares hay cicatrices talladas por ríos y glaciares.

Sin embargo, los procesos climáticos observados hoy que dieron forma al planeta siguen siendo un misterio.

Hace ya 4 mil millones de años, cuando la vida comenzó a aparecer en la Tierra, había ríos y lagos de agua líquida en Marte. Esto plantea la posibilidad de que la vida también se haya desarrollado en Marte.

Pero los científicos también están interesados ​​en los procesos que crearon el planeta árido y desértico que vemos hoy, y lo que podrían revelar sobre el clima de la Tierra.

Las áreas superficiales de Marte tienen más de 3 mil millones de años. Dichos registros no están disponibles en la Tierra porque ha sido alterada fundamentalmente por la vida que acabó con gran parte de la historia temprana del planeta.

Hay algo más que hace que Marte sea especial: es un lugar al que los astronautas esperan ir algún día.

La Agencia Espacial Europea (ESA) y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) de EE. UU. están trabajando para enviar astronautas a Marte.

la prueba del tiempo

Forget es el investigador principal de un proyecto financiado con fondos europeos que está desarrollando un modelo de la evolución de Marte para responder algunas preguntas sobre la historia del planeta.

llamado Marte en el tiempoel proyecto comenzó a fines de 2019 y se espera que dure la mayor parte de 2025.

Los modelos climáticos actuales para Marte cubren solo períodos cortos, unos pocos años, de su historia, y simular el impacto de características como glaciares, ríos y lagos es difícil, especialmente durante largos períodos de tiempo, según Forget.

Se espera que el modelo de diseño funcione durante miles o incluso millones de años, simulando la evolución pasada de las características geológicas a medida que cambia la atmósfera.

Si bien los modelos climáticos actuales requieren una suposición de dónde se encontraba el agua en la superficie del planeta, el modelo evolutivo de Marte tiene como objetivo determinar dónde se desarrollaría naturalmente el agua y alcanzaría un equilibrio estable, dice Forget.

Esto se hace incorporando más detalles al modelo, como la influencia de los microclimas.

Por ejemplo, las pendientes polares de un planeta tienden a ser más frías, lo que puede conducir a la formación de hielo y glaciares. En las laderas más cálidas que dan al ecuador, es más probable que haya agua líquida.

“Si quisiera simular la Tierra, pero no supiera nada al respecto, vertería agua en los océanos y luego, lentamente, se construiría un modelo de la evolución de la Tierra, por ejemplo, las capas de hielo de la Antártida”, dijo Forget. “Quieres poder hacer lo mismo en Marte y, por supuesto, el modelo creará lagos, mares y ríos”.

También incluye cambios a gran escala que ocurren en escalas de tiempo geológicas más largas. La inclinación del eje de rotación de Marte, conocida como inclinación, cambia típicamente cada 50 000 años y trae consigo cambios climáticos a gran escala.

Glaciares de dióxido de carbono

Para utilizar el modelo, los científicos se basan en datos conocidos del pasado de Marte, como la geología y la topografía, la ubicación de ríos, lagos y glaciares, y la composición de la atmósfera. También hacen algunas suposiciones sobre los datos que faltan.

Durante la simulación, los científicos ajustan sus suposiciones y parámetros hasta que la evolución del modelo de Marte coincida con el conocimiento existente sobre el planeta en el pasado y el presente.

Cuando el modelo coincide con los registros geológicos, proporciona información sobre el medio ambiente, la química y la atmósfera del planeta y cómo han cambiado, según Forget.

Hasta ahora, el modelo ha confirmado que algunas morrenas de aspecto extraño, los escombros que dejan los glaciares, probablemente provengan del dióxido de carbono congelado.

Las simulaciones también sugirieron cómo podrían haberse formado estos glaciares de CO2 y demostraron que provocarían cambios drásticos en la composición de la atmósfera marciana.

Para probar una teoría de cómo podría haber existido agua líquida en la superficie marciana, los investigadores conectaron un parámetro rico en hidrógeno en su modelo para obtener una posible pista sobre cómo el clima marciano podría haberse vuelto lo suficientemente cálido como para albergar lagos y ríos líquidos.

El modelo mostró que si Marte tuvo una atmósfera rica en hidrógeno en el pasado, podría haber creado un efecto invernadero significativo y elevado la temperatura del planeta.

Tanques congelados

En el otro extremo del espectro de temperatura, una mejor comprensión de cómo se forman los glaciares y dónde se encuentra el agua congelada podría ayudar a las misiones tripuladas a Marte en la actualidad.

“Según la NASA, el acceso al hielo de agua en Marte sin mucha dificultad será muy útil”, dijo Forget. “Han creado equipos de proyecto que buscan dónde se puede encontrar hielo de agua, y Project Mars in Time realmente puede marcar la diferencia”.

La investigación de la UE también puede proporcionar información sobre dónde se puede encontrar agua líquida. Estas resultan ser áreas donde los astronautas no quieren aterrizar.

Esto se debe a un concepto conocido como protección planetaria. Lo último que quieren los astronautas es contaminar Marte con microorganismos de la Tierra, especialmente en agua líquida donde podrían prosperar.

Presentado por Horizon: la revista de investigación e innovación de la UE

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