Descubrieron el porqué el suelo marciano es tan costroso

El 26 de noviembre de 2018, la misión de exploración interior de la NASA, InSight, aterrizó en Marte. Este fue un hito importante en la exploración de Marte, ya que fue la primera vez que se desplegó una estación de investigación en la superficie para sondear el interior del planeta.

Uno de los instrumentos más importantes que InSight utilizaría para hacer esto fue el Paquete de flujo de calor y propiedades físicas (HP3) desarrollado por el Centro Aeroespacial Alemán (DLR). También conocido como el Topo marciano, este instrumento midió el flujo de calor desde las profundidades del planeta durante cuatro años.

El HP3 fue diseñado para excavar hasta cinco metros (~16,5 pies) en la superficie para detectar el calor más profundo en el interior de Marte. Desafortunadamente, el Topo tuvo dificultades para excavar y finalmente llegó justo debajo de la superficie, lo que fue una sorpresa para los científicos. Sin embargo, el Topo recopiló datos considerables sobre las fluctuaciones diarias y estacionales debajo de la superficie.

El análisis de estos datos por parte de un equipo del Centro Aeroespacial Alemán (DLR) ha proporcionado nuevos datos sobre por qué el suelo marciano es tan «cosquilleante». Según sus hallazgos, las temperaturas en los primeros 40 cm (~16 pulgadas) de la superficie marciana conducen a la formación de películas de sal que endurecen el suelo.

Publicado en la revista Geophysical Research Letters, el análisis fue realizado por un equipo del Centro de Soporte al Usuario de Microgravedad (MUSC) de la Institución de Entrenamiento de Astronautas y Operaciones Espaciales del DLR en Colonia, que es responsable de supervisar el experimento HP3.

Los datos de calor que obtuvieron del interior podrían ser fundamentales para comprender la evolución geológica de Marte y abordar las teorías sobre su región central. En la actualidad, los científicos sospechan que la actividad geológica en Marte cesó en gran medida a fines del período Hesperiano (hace unos 3 mil millones de años), aunque hay evidencia de que la lava todavía fluye allí hoy.

Esto probablemente se debió a que el interior de Marte se enfrió más rápido debido a su menor masa y presión. Los científicos creen que esto provocó que el núcleo externo de Marte se solidificara mientras que el interno se volvía líquido, aunque esta es una pregunta que sigue abierta.

Al comparar las temperaturas del subsuelo obtenidas por InSight con las temperaturas de la superficie, el equipo del DLR pudo medir la tasa de transporte de calor en la corteza (difusividad térmica) y la conductividad térmica. A partir de esto, se pudo estimar por primera vez la densidad del suelo marciano.

El equipo determinó que la densidad de los 30 cm superiores del suelo es comparable a la de la arena basáltica, algo que no se esperaba en base a los datos del orbitador. Este material es común en la Tierra y se crea por la erosión de rocas volcánicas ricas en hierro y magnesio.

Debajo de esta capa, la densidad del suelo es comparable a la de la arena consolidada y los fragmentos de basalto más gruesos. Tilman Spohn, el investigador principal del experimento HP3 en el Instituto de Investigación Planetaria del DLR, explicó en un comunicado de prensa del DLR:

«Para tener una idea de las propiedades mecánicas del suelo, me gusta compararlo con la espuma floral, ampliamente utilizada en floristería para arreglos florales. Es un material ligero y muy poroso en el que se crean agujeros cuando se presionan los tallos de las plantas… A lo largo de siete días marcianos, medimos la conductividad térmica y las fluctuaciones de temperatura a intervalos cortos.

«Además, medimos continuamente las temperaturas diarias más altas y más bajas durante el segundo año marciano. La temperatura media en la profundidad de la sonda térmica de 40 centímetros de largo fue de -56 °C (217,5 Kelvin). Estos registros, que documentan la curva de temperatura a lo largo de los ciclos diarios y las variaciones estacionales, fueron los primeros de su tipo en Marte».

Como el suelo marciano incrustado (también conocido como «duricrust») se extiende hasta una profundidad de 20 cm (~8 pulgadas), el Topo logró penetrar solo un poco más de 40 cm (~16 pulgadas), muy por debajo de su objetivo de 5 m (~16,5 pies). Sin embargo, los datos obtenidos a esta profundidad han proporcionado información valiosa sobre el transporte de calor en Marte.

En consecuencia, el equipo descubrió que las temperaturas del suelo fluctuaban solo entre 5 °C y 7 °C (9 °F y 12,5 °F) durante un día marciano, una fracción minúscula de las fluctuaciones observadas en la superficie: entre 110 °C y 130 °C (230 °F y 266 °F).

Según las estaciones, los científicos observaron una fluctuación de temperatura de 13 °C (~23,5 °F) mientras que las capas cercanas a la superficie permanecían por debajo del punto de congelación del agua en Marte. Esto demuestra que el suelo marciano es un excelente aislante, reduciendo significativamente las grandes diferencias de temperatura a poca profundidad.

Esto influye en varias propiedades físicas del suelo marciano, incluida la elasticidad, la conductividad térmica, la capacidad térmica, el movimiento de material en su interior y la velocidad a la que las ondas sísmicas pueden atravesarlo.

«La temperatura también tiene una fuerte influencia en las reacciones químicas que ocurren en el suelo, en el intercambio con las moléculas de gas en la atmósfera y, por lo tanto, también en los posibles procesos biológicos relacionados con la posible vida microbiana en Marte», dijo Spohn. «Estos conocimientos sobre las propiedades y la resistencia del suelo marciano también son de particular interés para la futura exploración humana de Marte».

Sin embargo, lo que fue particularmente interesante fue cómo las fluctuaciones de temperatura permiten la formación de salmueras saladas durante 10 horas al día (cuando hay suficiente humedad en la atmósfera) en invierno y primavera. Por lo tanto, la solidificación de esta salmuera es la explicación más probable de la capa de costra dura que se encuentra debajo de la superficie. Esta información podría resultar muy útil para futuras misiones que exploren Marte e intenten investigar debajo de la superficie para aprender más sobre la historia del Planeta Rojo.

Con información de Geophysical Research Letters