¿Quieres vivir en Marte? Aquí es donde está el agua


Cuando las misiones tripuladas comiencen a viajar a Marte por primera vez, deberán ser lo más autosuficientes posible. Incluso cuando Marte y la Tierra se encuentran en los puntos más cercanos de sus órbitas cada 26 meses (lo que se conoce como «Oposición»), una nave espacial puede tardar de seis a nueve meses en viajar allí. Esto hace que las misiones de reabastecimiento sean dolorosamente poco prácticas y significa que los astronautas deben empacar muchos suministros para el viaje. También necesitarán cultivar algunos de sus alimentos y aprovechar los recursos locales para satisfacer sus necesidades, un proceso conocido como Utilización de recursos in situ (ISRU).

En particular, los astronautas necesitarán saber dónde encontrar agua en el Planeta Rojo, lo cual no es un desafío pequeño. Afortunadamente, la Agencia Espacial Europea (ESA) ha creado un mapa de minerales que muestra la ubicación de los minerales acuosos (rocas que han sido alteradas químicamente por el agua). Este mapa fue creado por el proyecto Mars Orbital Catalog of Aqueous Alteration Signatures (MOCAAS) y tardó más de diez años en completarse. Cuando llegue el momento de seleccionar sitios de aterrizaje para misiones tripuladas a Marte (en la próxima década y más allá), ¡mapas como este serán muy útiles!

El proyecto M3 es un programa internacional que incluye investigadores del Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS) de París, el Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) de la Universidad de Aix-Marseille, el Instituto de Ciencias Espaciales y Astronáuticas (ISAS) con la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) y el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC) de la ESA en Madrid, España. El proceso se detalla en una serie de artículos dirigidos por Lucie Rui (investigadora de ISAS de JAXA y becaria de investigación de la ESA en ESA-ESAC) y John Carter (IAS y LAM) que aparecieron entre marzo y agosto en la revista científica Icarus.

El mapa fue creado utilizando datos obtenidos por el instrumento Mars Express Observatoire Mineralogie, l’Eau, les Glaces et l’Activité (OMEGA) a bordo del Mars Express (MEx) de la ESA y el espectrómetro de imágenes de reconocimiento compacto para Marte (CRISM) a bordo del Mars de la NASA. Orbitador de Reconocimiento (MRO). Estos instrumentos han estado cartografiando depósitos minerales en Marte desde 2003 y 2006 (respectivamente) para determinar dónde alguna vez fluyó el agua a través de la superficie. En concreto, buscaron lugares donde abundaran las arcillas y las sales, que son el resultado de la interacción de las rocas con el agua a lo largo del tiempo.

Los conjuntos de datos de estos dos instrumentos son muy complementarios, ya que realizan observaciones en el mismo rango de longitud de onda y son sensibles a los mismos tipos de minerales. Mientras que CRISM proporciona espectros de alta resolución de parches de minerales hidratados localizados, OMEGA proporciona una cobertura global con una resolución espectral más alta y una mejor relación señal-ruido. Y mientras que CRISM es ideal para mapear áreas pequeñas como sitios de aterrizaje de rover, OMEGA es más adecuado para mapeo global y regional.

En la Tierra, las interacciones entre las rocas y el agua en diferentes condiciones dan lugar a diferentes tipos de arcillas. Por ejemplo, los minerales arcillosos de esmectita y vermiculita resultan de la interacción de rocas volcánicas con cantidades relativamente pequeñas de agua. Son identificables en base a los elementos químicos que retienen (hierro y magnesio). Donde el agua es más abundante, las rocas se alterarán más, eliminando elementos solubles y dejando arcillas más ricas en metales (como el caolín, que retiene el aluminio).

Mapa global de minerales hidratados en Marte. Crédito: ESA/MEx(OMEGA); NASA/ORM (CRISM)

Lo que sorprendió al equipo de investigación fue la prevalencia de estos minerales. Hace diez años, los científicos planetarios creían que tales depósitos minerales eran atípicos, con solo 1000 afloramientos en todo el planeta. En contraste, el nuevo mapa ha revelado cientos de miles de tales áreas en algunas de las partes más antiguas del planeta. «Este trabajo ahora ha establecido que cuando se estudian los terrenos antiguos en detalle, no ver estos minerales es en realidad una rareza», dijo John Carter. «Creo que colectivamente hemos simplificado demasiado a Marte».

Con base en datos minerales anteriores, los científicos tenían la opinión general de que el agua estaba limitada en su extensión y duración. Este nuevo mapa indica que el agua era mucho más frecuente en Marte y, por lo tanto, desempeñó un papel importante en la evolución geológica del planeta. Lo que queda por ver es si el agua fluyó durante períodos prolongados o si se limitó a períodos cortos e intensos de inundación. Si bien este mapa no puede responder eso definitivamente, es un paso en esa dirección. Además, este mapa revela que los tipos de arcillas minerales que se encuentran en Marte son más diversos y complicados de lo que se pensaba.

En el pasado, los científicos planetarios tendían a pensar que solo se crearon unos pocos tipos de arcillas durante el lugar más cálido y húmedo de Marte. Luego, a medida que las aguas desaparecieron gradualmente, quedaron depósitos de sal en la superficie. El nuevo mapa muestra que, si bien muchos parches de sal marciana se formaron después de los depósitos de arcilla, hubo algunos lugares donde las sales se formaron antes y otros donde las sales y las arcillas se mezclaron. Esto sugiere que la historia de la transición de Marte de un lugar de agua más cálida a uno árido y helado es más complicada de lo que se pensaba anteriormente. Carter dijo:

“La evolución de mucha agua a nada de agua no es tan clara como pensábamos, el agua no se detuvo de la noche a la mañana. Vemos una gran diversidad de contextos geológicos, por lo que ningún proceso o línea de tiempo simple puede explicar la evolución de la mineralogía de Marte. Ese es el primer resultado de nuestro estudio. La segunda es que si excluye los procesos de vida en la Tierra, Marte exhibe una diversidad de mineralogía en entornos geológicos al igual que la Tierra”.

Con cientos de miles de parches de minerales trazados, el siguiente paso fue determinar la cantidad de los diferentes tipos de minerales. Al cuantificar qué minerales hidratados están presentes en Marte y dónde se pueden encontrar, los científicos pueden reconstruir la historia evolutiva de Marte. “Si sabemos dónde y en qué porcentaje está presente cada mineral, nos da una mejor idea de cómo se podrían haber formado esos minerales”, dijo Riu. “Esto es lo que me interesa, y creo que este tipo de trabajo de mapeo ayudará a abrir esos estudios en el futuro”.

El mapa resultante es un gran logro, y no solo por cómo podría informar a las misiones tripuladas a Marte. A corto plazo, las ubicaciones de los minerales acuosos también beneficiarán a los planificadores que busquen seleccionar sitios para misiones robóticas. Además de mostrar los depósitos minerales en el cráter Jezero (ver arriba), donde el rover Perseverance actualmente está explorando y obteniendo muestras, este mapa también reveló extensos sitios ricos en arcilla en Oxia Planum (ver más abajo). Debido a su naturaleza rica en minerales, que incluye esmectita y vermiculita, este sitio ha sido seleccionado como lugar de aterrizaje para el rover Rosalind Franklin de la ESA.

Pero, por supuesto, los beneficios a largo plazo de este tipo de mapeo realmente se sentirán cuando llegue el momento de montar misiones tripuladas a Marte. Cuando los astronautas comiencen a pisar el Planeta Rojo, como planean la NASA y China (a partir de 2033), será necesario seleccionar lugares de aterrizaje que estén cerca de las fuentes de agua. Aparte de los depósitos de hielo, que podrían restringir los sitios de aterrizaje a las regiones polares, la presencia de depósitos minerales acuosos (que aún contienen agua) crea oportunidades para explorar las regiones ecuatoriales y otras de Marte.

Minerales ricos en agua en el cráter Jezero. Crédito: ESA/MEx(OMEGA); NASA/ORM (CRISM)

Con una gran reserva de agua cerca, los astronautas podrán establecer campamentos base donde puedan realizar operaciones científicas. Además de proporcionar agua potable, las reservas de minerales acuosos también podrían usarse para regar plantas (tanto para comer como para experimentos) y para crear oxígeno y gas hidrógeno. Estos, a su vez, podrían usarse para complementar el suministro de oxígeno del astronauta, alimentar celdas de combustible o fabricar propulsores, como oxígeno líquido (LOX) e hidrógeno líquido.

Por último, las arcillas y las sales podrían usarse para fabricar materiales de construcción para crear hábitats de larga duración que proporcionarían protección adicional contra la radiación. Esto será especialmente útil si los planificadores de misiones esperan enviar varias expediciones a las mismas regiones de Marte. Con protección adicional, los hábitats de superficie podrán durar más que una sola misión (unos pocos meses) y dar servicio a tripulaciones rotativas. Dependiendo de cuán abundante sea el suministro de agua, las bases podrían durar años.

Minerales ricos en agua en Oxio Planum. Crédito: ESA/MEx(OMEGA); NASA/ORM (CRISM)

Dentro de una década, dos importantes agencias espaciales enviarán astronautas a Marte, ¡y los humanos pisarán otro planeta por primera vez! En poco tiempo, podrían unirse otras agencias espaciales, entidades comerciales y tal vez incluso colonos. Si Elon Musk se sale con la suya, Starships podría transportar tripulaciones y cargas útiles al Planeta Rojo antes. Esto presenta una gran cantidad de desafíos, que van desde la logística y la técnica hasta garantizar la salud y la seguridad de los astronautas durante la misión (que podría durar hasta tres años).

Lo emocionante es que estamos en el punto en el que la planificación necesaria comienza a concretarse. Esto incluye misiones robóticas que exploran y mapean el entorno marciano, prueban el vehículo de lanzamiento y la nave espacial que los llevará allí (SLS y Orion), y pronto incluirá el despliegue de los elementos centrales de Lunar Gateway. A medida que esta década llega a su fin, el Programa Artemis finalizará las cosas validando todos los sistemas e infraestructura que permitirán las misiones a Marte en la próxima.

Con información de Science Direct

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