Marte pudo ser azul y estar cubierto de agua en sus orígenes

Marte pudo ser en sus orígenes (mucho antes de que la Tierra se terminase de formar) un mundo azul y cubierto de agua, según un reciente estudio publicado en Earth and Planetary Science Letters.

El equipo de investigadores que firma la investigación descubrió que la atmósfera más antigua del Planeta Rojo era mucho más densa que la actual y estaba compuesta principalmente de hidrógeno molecular, muy diferente de la delgada atmósfera de dióxido de carbono que conserva hoy.

Aunque se trata de una molécula más ligera, el hidrógeno habría tenido grandes implicaciones para el clima primitivo de Marte al ser un poderoso gas de efecto invernadero. «Es una paradoja que tantas observaciones sugieran agua líquida en el Marte primitivo a pesar de que el agua se congela en el Marte actual, y el sol antiguo fuera un 30 % más oscuro que hoy», dijo en un comunicado Steve Desch, profesor de astrofísica en la Universidad de Arizona State y uno de los científicos del equipo. «Los gases de efecto invernadero considerados tradicionalmente como el CO2 se congelarían en un Marte primitivo. El hidrógeno en la atmósfera es una forma inesperada de estabilizar el agua líquida».

Según los cálculos del equipo, el hidrógeno molecular es un gas de efecto invernadero lo suficientemente fuerte como para haber permitido que los primeros océanos de agua cálida a caliente se mantuvieran estables en la superficie marciana durante muchos millones de años, hasta que el hidrógeno se perdió gradualmente en el espacio.

Para determinar la composición de la antigua atmósfera de Marte, los científicos del equipo desarrollaron los primeros modelos evolutivos que incluyen procesos de alta temperatura asociados con la formación de Marte en estado fundido y la formación de los primeros océanos y la atmósfera. Estos modelos mostraron que los principales gases que emergen de la roca fundida serían una mezcla de hidrógeno molecular y vapor de agua.

Los resultados de los modelos revelaron que el vapor de agua en la atmósfera marciana se comportaba como el vapor de agua en la atmósfera de la Tierra actual: se condensaba en la atmósfera inferior en forma de nubes, creando una atmósfera superior «más seca». El hidrógeno molecular, por el contrario, no se condensó en ninguna parte y fue el componente principal de la atmósfera superior de Marte. A partir de ahí, esta molécula de luz se perdió en el espacio.

«Esta idea clave, que el vapor de agua se condensa y se retiene en el Marte primitivo, mientras que el hidrógeno molecular no se condensa y puede escapar, permite que el modelo se vincule directamente a las mediciones realizadas por una misión espacial, específicamente el rover Curiosity», dijo Kaveh Pahlevan, científico investigador del Instituto SETI y autor principal del estudio.

El nuevo modelo ha permitido nuevas interpretaciones de datos de deuterio a hidrógeno (D/H) de muestras de Marte analizadas en laboratorios en la Tierra y por vehículos de la NASA en Marte.

Los átomos de hidrógeno en las moléculas pueden ser hidrógeno normal (un núcleo con un protón) o hidrógeno «pesado», llamado deuterio (un núcleo con un protón y un neutrón). El número de átomos de deuterio en una muestra dividido por el número de átomos de hidrógeno normales se denomina proporción de deuterio a hidrógeno o D/H.

Los meteoritos de Marte son en su mayoría rocas ígneas, básicamente magmas solidificados. Se formaron cuando el interior de Marte se derritió y el magma ascendió hacia la superficie. El agua disuelta en estas muestras del interior (derivadas del manto) contiene hidrógeno con una proporción D/H similar a la de los océanos de la Tierra, lo que indica que los dos planetas comenzaron con proporciones D/H muy similares y que su agua provenía de la misma fuente en el sistema solar primitivo.

En contraste, cuando Curiosity midió los isótopos de hidrógeno en una antigua arcilla de 3.000 millones de años en la superficie marciana, encontró un valor de relación D/H aproximadamente tres veces mayor que el de los océanos de la Tierra. Por lo tanto, la hidrosfera de Marte, el depósito de agua superficial que reaccionó con las rocas para formar estas arcillas, debe haber tenido una alta concentración de deuterio en relación con el hidrógeno. La única forma plausible de tener este nivel de enriquecimiento en deuterio es perder la mayor parte del gas hidrógeno en el espacio: el hidrógeno normal se pierde, pero el deuterio, al ser un poco más pesado, no se pierde tan rápido.

La investigación de este modelo integral muestra que si la atmósfera marciana fuera densa y rica en hidrógeno en el momento de su formación, entonces las aguas superficiales se enriquecerían naturalmente en deuterio por un factor de dos a tres, en relación con el interior, que es precisamente lo que observó Curiosity.

«Este es el primer modelo que reproduce naturalmente estas observaciones, lo que nos da cierta confianza en que el escenario evolutivo que hemos descrito corresponde a los primeros eventos en Marte», dijo Pahlevan.