El rover Curiosity de la NASA aterrizó en Marte el 6 de agosto de 2012 y desde entonces ha recorrido el cráter Gale tomando muestras y enviando los resultados a casa para que los investigadores los interpreten. El análisis de isótopos de carbono en muestras de sedimentos tomadas de media docena de lugares expuestos, incluido un acantilado expuesto, deja a los investigadores con tres explicaciones plausibles para el origen del carbono: polvo cósmico, degradación ultravioleta del dióxido de carbono o degradación ultravioleta del metano producido biológicamente.
Los investigadores señalan hoy en Proceedings of the National Academy of Sciences que «Estos tres escenarios son poco convencionales, a diferencia de los procesos comunes en la Tierra».
El carbono tiene dos isótopos estables, 12 y 13. Al observar las cantidades de cada uno en una sustancia, los investigadores pueden determinar detalles sobre el ciclo del carbono que ocurrió, incluso si sucedió hace mucho tiempo.
«Las cantidades de carbono 12 y carbono 13 en nuestro sistema solar son las cantidades que existían en la formación del sistema solar», dijo Christopher H. House, profesor de geociencias en Penn State. «Ambos existen en todo, pero debido a que el carbono 12 reacciona más rápido que el carbono 13, observar las cantidades relativas de cada uno en las muestras puede revelar el ciclo del carbono».
Curiosity, que está dirigido por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, ha pasado los últimos nueve años explorando un área del cráter Gale que ha expuesto capas de roca antigua. El rover perforó la superficie de estas capas y recuperó muestras de capas sedimentarias enterradas. Curiosity calentó las muestras en ausencia de oxígeno para separar los productos químicos. El análisis espectrográfico de una porción del carbono reducido producido por esta pirólisis mostró una amplia gama de cantidades de carbono 12 y carbono 13 dependiendo de dónde o cuándo se formó la muestra original. Algo de carbono se empobreció excepcionalmente en carbono 13 mientras que otras muestras de carbono se enriquecieron.
«Las muestras extremadamente empobrecidas en carbono 13 son un poco como muestras de Australia tomadas de sedimentos que tenían 2.700 millones de años», dijo House. «Esas muestras fueron causadas por la actividad biológica cuando el metano fue consumido por antiguas esteras microbianas, pero no necesariamente podemos decir eso en Marte porque es un planeta que puede haberse formado a partir de diferentes materiales y procesos que la Tierra».
Para explicar las muestras excepcionalmente agotadas, los investigadores sugieren tres posibilidades: una nube de polvo cósmico, la radiación ultravioleta que descompone el dióxido de carbono o la degradación ultravioleta del metano creado biológicamente.
Según House, cada doscientos millones de años el sistema solar atraviesa una nube molecular galáctica.
«No deposita mucho polvo», dijo House. «Es difícil ver cualquiera de estos eventos de deposición en el registro de la Tierra».
Para crear una capa que Curiosity pudiera tomar muestras, la nube de polvo galáctico primero habría bajado la temperatura en un Marte que todavía contenía agua y creó glaciares. El polvo se habría depositado sobre el hielo y luego tendría que permanecer en su lugar una vez que el glaciar se derritiera, dejando una capa de suciedad que incluía el carbono.
Hasta el momento, hay evidencia limitada de glaciares pasados en el cráter Gale en Marte. Según los investigadores, «esta explicación es plausible, pero requiere investigación adicional».
Una segunda explicación posible para cantidades más bajas de carbono 13 es la conversión ultravioleta de dióxido de carbono en compuestos orgánicos como el formaldehído.
“Hay trabajos que predicen que la UV podría provocar este tipo de fraccionamiento”, dijo House. «Sin embargo, necesitamos más resultados experimentales que muestren este fraccionamiento de tamaño para que podamos confirmar o descartar esta explicación».
El tercer método posible para producir muestras empobrecidas en carbono 13 tiene una base biológica.
En la Tierra, una firma fuertemente empobrecida en carbono 13 de una paleosuperficie indicaría que los microbios del pasado consumieron metano producido microbianamente. El antiguo Marte pudo haber tenido grandes columnas de metano liberadas desde el subsuelo donde la producción de metano habría sido energéticamente favorable. Luego, el metano liberado sería consumido por los microbios de la superficie o reaccionaría con la luz ultravioleta y se depositaría directamente sobre la superficie.
Sin embargo, según los investigadores, actualmente no hay evidencia sedimentaria de microbios superficiales en el paisaje pasado de Marte, por lo que la explicación biológica destacada en el artículo se basa en la luz ultravioleta para colocar la señal de carbono 13 en el suelo.
«Las tres posibilidades apuntan a un ciclo de carbono inusual que no se parece a nada en la Tierra hoy», dijo House. «Pero necesitamos más datos para determinar cuál de estas es la explicación correcta. Sería bueno que el rover detectara una gran columna de metano y midiera los isótopos de carbono a partir de ella, pero si bien hay columnas de metano, la mayoría son pequeñas y ningún rover ha tomado muestras de uno lo suficientemente grande como para medir los isótopos».
House también señala que encontrar los restos de esteras microbianas o evidencia de depósitos glaciales también podría aclarar un poco las cosas.
«Estamos siendo cautelosos con nuestra interpretación, que es el mejor camino cuando se estudia otro mundo», dijo House.
Curiosity todavía está recolectando y analizando muestras y regresará al frontón donde encontró algunas de las muestras en este estudio en aproximadamente un mes.
«Esta investigación logró un objetivo de larga data para la exploración de Marte», dijo House. «Para medir diferentes isótopos de carbono, una de las herramientas geológicas más importantes, a partir de sedimentos en otro mundo habitable, y lo hace observando 9 años de exploración».
También trabajó en el proyecto de Penn State Gregory M. Wong, reciente doctorado en geociencias.
