¿Podrían los recursos de Marte apoyar a los exploradores humanos?

En las próximas décadas, múltiples agencias espaciales y empresas privadas planean establecer puestos de avanzada en la Luna y Marte. Estos puestos de avanzada permitirán estancias de larga duración, investigaciones astrobiológicas y facilitarán la exploración futura del sistema solar. Sin embargo, tener tripulaciones operando lejos de la Tierra durante períodos prolongados también presentará serios desafíos logísticos.

Dadas las distancias y los costos involucrados, enviar misiones de reabastecimiento será poco práctico y costoso. Por esta razón, depender de los recursos locales para satisfacer las necesidades de la misión, también conocido como. Utilización de recursos in situ (ISRU): es el nombre del juego.

La necesidad de ISRU es especialmente importante en Marte, ya que las misiones de reabastecimiento podrían tardar de seis a nueve meses en llegar allí. Afortunadamente, Marte tiene abundantes recursos que se pueden recolectar y utilizar para proporcionar de todo, desde oxígeno, propulsor, agua, suelo para cultivar alimentos y materiales de construcción.

En un estudio reciente, un equipo dirigido por la Freie Universität Berlin evaluó el potencial de recolectar recursos de varios depósitos de minerales hidratados previamente identificados en la superficie de Marte. También presentaron estimaciones de cuánta agua y minerales se pueden recuperar y cómo se pueden utilizar.

El equipo fue dirigido por Christoph Gross, investigador postdoctoral del Grupo de Ciencias Planetarias y Detección Remota del Instituto de Ciencias Geológicas de la Freie Universität Berlin. A ellos se unieron investigadores del Instituto SETI, el Centro de Investigación Ames de la NASA, el Instituto de Astrofísica Espacial y el Instituto de Sistemas Espaciales del Centro Aeroespacial Alemán (DLR).

Su artículo de investigación, «Prospección de recursos in situ para futuras misiones tripuladas a Marte», se publica en la revista Acta Astronautica.

Como señalan los autores, la NASA y otras agencias espaciales están invirtiendo en tecnologías ISRU para reducir significativamente la masa total que debe enviarse a la Luna o Marte para apoyar los esfuerzos de exploración humana.

En los últimos años, esto ha llevado a experimentos como el Experimento de utilización de recursos in situ de oxígeno en Marte (MOXIE) en el rover Perseverance de la NASA, que produjo gas oxígeno a partir del dióxido de carbono atmosférico de Marte. La ESA también está preparando una misión de demostración ISRU para demostrar que se puede producir agua y oxígeno a partir del hielo de agua recolectado en la Luna.

Estos recursos tendrían aplicaciones para sistemas de soporte vital, asegurando que las tripulaciones de la misión tengan aire respirable y agua para beber e irrigar. Sin embargo, también tienen aplicaciones para la energía y la propulsión, ya que proporcionan gas hidrógeno para pilas de combustible o reactores y se utilizan en combinación para crear propulsores de hidrógeno líquido (LH2) y oxígeno líquido (LOX). En Marte, la mayor parte del agua que hay hoy se concentra en los casquetes polares y el permafrost o en bolsas de minerales hidratados donde alguna vez el agua fluyó en la superficie.

Para su estudio, Gross y sus colegas se centraron en sitios minerales hidratados, ya que ofrecen el potencial para la extracción de agua directamente en la superficie y en latitudes más bajas. Pero como Gross le dijo a Universe Today por correo electrónico, estos depósitos también tienen aplicaciones potenciales de recursos que van más allá del agua:

«Los minerales hidratados de Marte son la mayor reserva de agua en Marte conocida hasta la fecha (principalmente sulfatos y filosilicatos). El agua se puede extraer con relativa facilidad de los sulfatos y, como se describe en el artículo, los minerales también se pueden utilizar como fertilizante para la producción de alimentos. Los filosilicatos podrían usarse como material de construcción o, por ejemplo, para cerámica. El agua es el recurso más importante, especialmente para la producción de propulsores. Esto puede ser más interesante para Marte debido a la distancia a la Tierra, la gravedad, etc.

A continuación, Gross y sus colegas evaluaron diferentes ubicaciones geográficas donde se han identificado minerales hidratados basándose en los datos obtenidos por el instrumento Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA.

Esto incluyó Mawrth Vallis, un antiguo canal de inundación que se abre hacia las llanuras de Chryse Planitia en el hemisferio norte de Marte, y Juventae Chasma, una cuenca de 5 km (~3 millas) de profundidad ubicada al norte de Valles Marineris.

«Las regiones que albergan una variedad de materiales diferentes pueden resultar interesantes», afirmó Gross.

«Entonces, el sitio debe ser de fácil acceso (no en un cañón, etc.) y debe estar cerca de sitios científicos interesantes. También apoyaría la idea de tener una base en regiones ecuatoriales donde las temperaturas no sean demasiado frías. Y debería haber suficiente espacio alrededor de la base para crecer con misiones de seguimiento. Meridiani Planum es un candidato atractivo. Intentaremos limitar los recursos allí también».

Gross y sus colegas también recomendaron cómo se deberían extraer estos recursos. Según los autores, la deshidratación de sulfatos mono y polihidratados es teóricamente el mejor enfoque, ya que existen varios métodos que son relativamente sencillos, rápidos y energéticamente eficientes para hacerlo.

También recomiendan que se envíen misiones robóticas antes que los astronautas para explorar, evaluar y comenzar a recolectar y procesar estos recursos antes de su llegada.

«Las misiones precursoras robóticas podrían comenzar a extraer y refinar los recursos, especialmente para la producción de propulsores», dijo Gross. «La NASA y las empresas privadas están realizando muchos estudios sobre este tema. También, por ejemplo, la construcción robótica de hábitats o la preproducción de oxígeno son proyectos concebibles».

Este análisis presenta nuevas posibilidades de exploración y hábitats a largo plazo en Marte. Aunque las regiones polares se consideran un buen lugar para construir hábitats futuros, principalmente debido a la abundante agua congelada a la que tienen acceso, extraer este hielo (especialmente de fuentes subterráneas profundas) será costoso y restrictivo.

El posible uso de minerales hidratados no sólo ofrece una alternativa para las operaciones de ISRU en Marte, sino que también abre sitios en la región ecuatorial a la exploración y la creación de hábitat.

Con información de Acta Astronautica