¿A dónde fue el agua líquida de Marte? Una nueva teoría propone nuevas pistas

En la actualidad, Marte es un desierto gélido. Pero los deltas y las riberas secas revelan que, en el pasado, fluyó agua sobre la superficie del planeta rojo. ¿A dónde fue? Los científicos llevan décadas tratando de resolver esta incógnita, esperando comprender cómo Marte se convirtió en un páramo árido mientras que su vecina, la Tierra, conservó su agua y se convirtió en un paraíso biológico.

Ahora, introduciendo observaciones del planeta rojo en nuevos modelos, un equipo de geólogos y científicos atmosféricos ha elaborado un nuevo panorama del pasado de Marte: gran parte del agua que albergaba el planeta podría haberse quedado atrapada en los minerales de la corteza, donde persiste hasta la actualidad.

Investigaciones anteriores han sugerido que la mayor parte del agua de Marte escapó al espacio cuando la radiación solar lo despojó de su atmósfera. Pero este nuevo estudio, publicado en la revista Science y presentado de forma virtual en la Lunar and Planetary Science Conference de este año, concluye que el agua de Marte sufrió tanto un éxodo atmosférico como una captura geológica.

Dependiendo de la cantidad de agua con la que parta, el nuevo modelo estima que entre el 30 y el 99 por ciento de esta se integró en los minerales de la corteza del planeta, mientras que la fracción restante escapó al espacio. Es un margen amplio y es probable que ambos procesos estuvieran involucrados, así que «la realidad se encuentra en algún punto de ese rango», afirma Briony Horgan, científica planetaria de la Universidad Purdue que no participó en el nuevo estudio.

Si el nuevo modelo es exacto, entonces la historia de la adolescencia del planeta deberá rescribirse. Toda el agua que se cree que está atrapada en la corteza marciana actual se traduce en que el planeta tenía mucha más agua en la superficie durante su juventud de lo que habían estimado los modelos anteriores y esa época antigua podría haber sido incluso más propicia de lo pensado para la vida microbiana.

«Este estudio prevé la posibilidad de un Marte azul, incluso durante un periodo breve», afirma Paul Byrne, científico planetario de la Universidad del Estado de Carolina del Norte que no participó en el nuevo estudio.

De empapado a desecado

Varias riberas, deltas, cuencas lacustres y mares interiores secos dejan claro que, en el pasado, Marte albergó mucha agua en su superficie. Podría haber tenido uno o varios océanos diferentes en el hemisferio norte, aunque es un tema muy debatido. Hoy, además de un posible conjunto de lagos y acuíferos salobres subterráneos, la mayor parte del agua de Marte está contenida en los casquetes polares o en hielo sepultado bajo la superficie.

Analizando la composición química de meteoritos marcianos de varias edades y empleando el róver Curiosity de la NASA para estudiar las rocas antiguas y medir la actual atmósfera marciana, los científicos han logrado estimar cuánta agua en superficie —en forma de hielo, agua líquida o vapor de agua— habría habido en diversos momentos de la historia de Marte. Creen que, durante sus épocas más antiguas, si toda esa agua estuviera en forma líquida, podría haber cubierto el planeta entero con un océano poco profundo de entre 45 y 240 metros de profundidad.

Marte tenía una atmósfera más sustanciosa en el pasado y su presión permitió la existencia de agua líquida en la superficie. Pero la investigación con el orbitador MAVEN de la NASA desveló que gran parte de la atmósfera del planeta fue arrancada por el viento solar —partículas con carga que fluyen desde el Sol— quizá solo 500 millones de años después de la formación de Marte. Se desconocen los motivos exactos, aunque es probable que la pérdida temprana del campo magnético protector del planeta desempeñara un papel fundamental.

Sea como fuere, esta aniquilación atmosférica evaporó en torno al 90 por ciento del agua de la superficie de Marte, y la radiación ultravioleta disolvió el vapor de agua y convirtió Marte en un páramo deshidratado.

Pistas ocultas en joyas marcianas

Al menos eso dice la historia. Pero la trama incluye algunas incongruencias.

Antes, el destino del agua antigua del planeta se estimaba según los tipos de hidrógeno presentes en la atmósfera actual de Marte. A medida que el vapor de agua del aire es bombardeado por la radiación ultravioleta del Sol, separa el hidrógeno del oxígeno de las moléculas de agua. Al ser un gas ligero, ese hidrógeno libre escapa fácilmente al espacio. Sin embargo, parte del vapor de agua contiene una versión más pesada del hidrógeno denominada deuterio, que es más propenso a quedarse en la atmósfera.

Los científicos saben cuál debería ser la proporción natural de hidrógeno y deuterio en Marte, así que la cantidad restante de deuterio puede emplearse para determinar qué cantidad de la versión ligera estuvo presente en el planeta. Por consiguiente, el deuterio actúa como una huella fantasma que revela la cantidad de agua pasada que escapó al espacio a la larga.

Hoy en día aún se fuga hidrógeno de Marte y los científicos pueden medir el ritmo al que ocurre para calcular cuánta agua se pierde de forma permanente. Si este ritmo fue constante durante los últimos 4500 millones de años, no bastaría para explicar la desaparición de tanta agua superficial, explica la autora principal del nuevo estudio, Eva Linghan Scheller, estudiante de doctorado de Caltech.

Otra pista llegó por cortesía de todos los orbitadores y róveres que examinan las rocas de Marte. A lo largo de las dos últimas décadas, se han descubierto muchos minerales que contienen agua, entre ellos muchas arcillas. Al principio, solo se encontraban muestras aquí y allá. Pero hoy «vemos evidencias de un volumen enorme de minerales hidratados en la superficie», afirma Hogan.

Todos esos minerales hidratados extremadamente antiguos sugieren que, hace mucho tiempo, circulaba bastante agua sobre el antiguo suelo marciano, mucho más de lo que indicaba la señal del deuterio atmosférico.

«Hemos tardado bastante en encontrar todas las exposiciones de minerales hidratados que hemos encontrado y después en reconocer su importancia a escala global», afirma Kirsten Siebach, científica planetaria de la Universidad Rice que no participó en la investigación.

Dos formas de matar un planeta

Un problema era que los modelos anteriores no tenían en cuenta de forma apropiada la capacidad de la corteza para encerrar el agua en los minerales, afirma Scheller. Sus colegas y ella decidieron crear un nuevo modelo para estimar a dónde fue el agua de Marte a lo largo de sus 4500 millones de años de vida.

El modelo hace algunas suposiciones, como la cantidad de agua que tenía Marte al principio, cuánta llegó de la mano de asteroides acuosos y cometas helados, cuánta se perdió en el espacio con el paso del tiempo y cuánta actividad volcánica depositó más agua en la superficie del planeta. Dependiendo de los valores de esas variables, el equipo descubrió que Marte podría haber tenido suficiente agua en su superficie para crear un océano global de entre 90 y 1500 metros.

Hace entre 4100 y 3700 millones de años, la cantidad de agua en superficie disminuyó de forma considerable a medida que era absorbida por los minerales de la corteza y se escapaba al espacio. Scheller señala que ninguno de los minerales hidratados descubiertos hasta la fecha han tenido menos de 3000 millones de años, lo que significa que Marte ha sido un páramo árido durante la mayor parte de su vida.

El nuevo modelo tiene limitaciones y algunos detalles clave siguen siendo confusos. Pero supone un paso importante que «sin duda ayudará en futuras investigaciones sobre la historia del agua en Marte», afirma Geronimo Villanueva, científico planetario del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, que no participó en el nuevo estudio.

Por un lado, ayuda a abordar la discrepancia entre la cantidad de agua estimada según las mediciones de deuterio y la miríada de formaciones acuosas que han quedado en la superficie. Siebach dice que no estaba claro cómo podían formarse tantos ríos y lagos con tan poca agua, pero este nuevo modelo ofrece una solución a ese misterio identificando más agua que podría haber estado presente en Marte.

Sin embargo, la investigación no cambia la cantidad de agua que los científicos creen que está disponible en el Marte actual, que no es mucha. Algún día, los astronautas podrían cocer minerales hidratados en Marte para liberar su agua, dice Horgan, pero podría ser un proceso de alto consumo energético.

«Lo hace este estudio es decirte que hubo más agua en la historia de Marte y que fue entonces cuando Marte era más habitable», afirma Siebach. Los microbios, de haber existido, podrían haberse propagado por toda esa agua, pero habrían tenido dificultades para sobrevivir cuando la mayor parte desapareció hace 3000 millones de años.

La idea de que un volumen considerable de agua pueda desaparecer en la corteza también repercute en otros mundos rocosos, señala Byrne, de la Universidad del Estado de Carolina del Norte.

El agua también se une a los minerales de la Tierra. Pero en nuestro planeta, la tectónica de placas recicla estos minerales, liberando su agua constantemente mediante erupciones volcánicas, explica Siebach. En cambio, la corteza estancada de Marte podría haber condenado al planeta a convertirse en un desierto gélido. ¿Ocurrió el mismo proceso en Venus? ¿Acaba el agua encerrada en la corteza de exoplanetas lejos de nuestro sistema solar?

Scott King, científico planetario de la Instituto Politécnico y Universidad Estatal de Virginia que no participó en el estudio, afirma que el modelo allana el camino hacia una comprensión aún mejor de la evolución de Marte y otros mundos rocosos con el paso del tiempo.

«Ahora hay un montón de nuevas incógnitas que plantearnos y en las que pensar», afirma.

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.