Por primera vez en la historia de la exploración espacial, los científicos han medido los cambios estacionales en los gases que llenan el aire directamente sobre la superficie del cráter Gale en el planeta Marte, dice un artículo subido al sitio oficial de la NASA.
Como resultado, notaron algo desconcertante: el oxígeno, el gas que muchas criaturas terrestres usan para respirar, se comporta de una manera que hasta ahora los científicos no pueden explicar a través de ningún proceso químico conocido.
En el transcurso de tres años de Marte (o casi seis años terrestres) un instrumento en el laboratorio de química portátil de Análisis de Muestras en Marte (SAM) dentro del vientre del rover Curiosity de la NASA inhaló el aire del Cráter Gale y analizó su composición. Los resultados que arroja SAM confirmaron la composición de la atmósfera marciana en la superficie: 95% de dióxido de carbono (CO2), 2.6% de nitrógeno molecular (N2), 1.9% de argón (Ar), 0.16% de oxígeno molecular (O2), y 0.06% de monóxido de carbono (CO). También revelaron cómo las moléculas en el aire marciano se mezclan y circulan con los cambios en la presión del aire durante todo el año. Estos cambios son causados cuando el gas CO2 se congela sobre los polos en el invierno, bajando así la presión del aire en todo el planeta luego de la redistribución del aire para mantener el equilibrio de la presión. Cuando el CO2 se evapora en la primavera y el verano y se mezcla en Marte, aumenta la presión del aire.
Dentro de este entorno, los científicos descubrieron que el nitrógeno y el argón siguen un patrón estacional predecible, aumentando y disminuyendo en concentración en el cráter Gale durante todo el año, en relación con la cantidad de CO2 en el aire. Los científicos esperaban que el oxígeno hiciera lo mismo. Pero no fue así. En cambio, la cantidad de gas en el aire aumentó durante la primavera y el verano hasta en un 30%, y luego volvió a caer a los niveles pronosticados por la química conocida en otoño. Este patrón se repetía cada primavera, aunque la cantidad de oxígeno agregado a la atmósfera variaba, lo que implicaba que algo lo estaba produciendo y luego lo retiraba.
«La primera vez que vimos eso, fue simplemente alucinante», dijo Sushil Atreya, profesor de ciencias climáticas y espaciales en la Universidad de Michigan en Ann Arbor. Atreya es coautor de un artículo sobre este tema publicado el 12 de noviembre en el Journal of Geophysical Research: Planets.
Tan pronto como los científicos descubrieron el enigma del oxígeno, los expertos de Marte se pusieron a trabajar tratando de explicarlo. Primero verificaron doble y triplemente la precisión del instrumento SAM que utilizaron para medir los gases: el espectrómetro de masas cuadrupolo. El instrumento estaba en forma. Consideraron la posibilidad de que las moléculas de CO2 o agua (H2O) pudieran haber liberado oxígeno cuando se separaron en la atmósfera, lo que provocó un aumento de corta duración. Pero se necesitaría cinco veces más agua sobre Marte para producir el oxígeno extra, y el CO2 se descompone demasiado lentamente para generarlo en tan poco tiempo. ¿Qué pasa con la disminución de oxígeno? ¿Podría la radiación solar haber descompuesto las moléculas de oxígeno en dos átomos que volaron al espacio? No, concluyeron los científicos, ya que tomaría al menos 10 años para que el oxígeno desaparezca a través de este proceso.
Lo inexplicable
«Estamos luchando por explicar esto», manifestó Melissa Trainer, científica planetaria del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, que dirigió esta investigación. «El hecho de que el comportamiento del oxígeno no sea perfectamente repetible cada temporada nos hace pensar que no es un problema que tenga que ver con la dinámica atmosférica». Tiene que ser una fuente química y un sumidero que aún no podemos explicar», barruntó.
Para los científicos que estudian Marte, la historia del oxígeno es curiosamente similar a la del metano. El metano está constantemente en el aire dentro del Cráter Gale en cantidades tan pequeñas (0.00000004% en promedio) que apenas es discernible incluso por los instrumentos más sensibles en Marte. Aún así, se ha medido con el espectrómetro láser sintonizable de SAM. El instrumento reveló que si bien el metano aumenta y disminuye estacionalmente, aumenta en abundancia en aproximadamente un 60% en los meses de verano por razones inexplicables. De hecho, el metano también aumenta de forma aleatoria y dramática. Los científicos están tratando de descubrir por qué sucede esto.
Con los nuevos hallazgos de oxígeno en la mano, el equipo de Trainer se pregunta si una química similar a la que impulsa las variaciones estacionales naturales del metano también puede impulsar el oxígeno. Al menos ocasionalmente, los dos gases parecen fluctuar en tándem.
«Estamos comenzando a ver esta correlación tentadora entre el metano y el oxígeno durante una buena parte del año de Marte», dijo Atreya. «Creo que hay algo de eso. Todavía no tengo las respuestas todavía. Nadie lo hace», ha explicado.
El oxígeno y el metano se pueden producir tanto biológicamente (a partir de microbios, por ejemplo) como abióticamente (a partir de la química relacionada con el agua y las rocas). Los científicos están considerando todas las opciones, aunque no tienen ninguna evidencia convincente de actividad biológica en Marte. Curiosity no tiene instrumentos que puedan decir definitivamente si la fuente de metano u oxígeno en Marte es biológica o geológica. Los científicos esperan que las explicaciones no biológicas sean más probables y están trabajando diligentemente para comprenderlas completamente.
El equipo de entrenadores consideró el suelo marciano como una fuente de oxígeno extra en primavera. Después de todo, se sabe que es rico en el elemento, en forma de compuestos como el peróxido de hidrógeno y los percloratos. Un experimento en los aterrizadores vikingos mostró hace décadas que el calor y la humedad podían liberar oxígeno del suelo marciano. Pero ese experimento se llevó a cabo en condiciones muy diferentes del entorno de la primavera marciana, y no explica la caída de oxígeno, entre otros problemas. Otras explicaciones posibles tampoco se suman por el momento. Por ejemplo, la radiación de alta energía del suelo podría producir O2 adicional en el aire, pero tomaría un millón de años acumular suficiente oxígeno en el suelo para dar cuenta del impulso medido en solo una primavera, informan los investigadores en su artículo.
«Todavía no hemos podido encontrar un proceso que produzca la cantidad de oxígeno que necesitamos, pero creemos que tiene que ser algo en la superficie del suelo que cambie estacionalmente porque no hay suficientes átomos de oxígeno disponibles en la atmósfera para crear el comportamiento que vemos», dijo Timothy McConnochie, investigador científico asistente de la Universidad de Maryland en College Park y otro coautor del artículo.
La única nave espacial anterior con instrumentos capaces de medir la composición del aire marciano cerca del suelo fueron los aterrizadores gemelos vikingos de la NASA, que llegaron al planeta en 1976. Sin embargo, los experimentos vikingos cubrieron solo unos pocos días marcianos, por lo que no pudieron revelar patrones estacionales de los diferentes gases. Las nuevas mediciones SAM son las primeras en hacerlo. El equipo de SAM continuará midiendo los gases atmosféricos para que los científicos puedan recopilar datos más detallados a lo largo de cada temporada. Mientras tanto, Trainer y su equipo esperan que otros expertos de Marte trabajen para resolver el misterio del oxígeno.
«Esta es la primera vez que vemos este comportamiento interesante durante varios años. No lo entendemos totalmente», dijo el entrenador. «Para mí, esta es una convocatoria abierta a todas las personas inteligentes que están interesadas en esto: ver qué se les ocurre».
Alfonso Quiñones (Cuba, 1959). Periodista, poeta, culturólogo, productor de cine y del programa de TV Confabulaciones. Productor y co-guionista del filme Dossier de ausencias (2020), productor, co-guionista y co-director de El Rey del Merengue (en producción, 2020).
