Nuevo estudio confirma metano en Marte, pero no es definitivo

Las detecciones independientes de metano en la atmósfera marciana realizadas por el rover Curiosity y el orbitador Mars Express agregan confusión a una historia enrevesada.

Impresión artística del orbitador Mars Express.
ESA

¿Hay metano en la atmósfera marciana? Los científicos planetarios han estado tratando de resolver este enigma durante casi dos décadas, pero las respuestas definitivas siguen siendo difíciles de alcanzar. Ha habido varias detecciones de la molécula por diferentes instrumentos, como el rover Curiosity de la NASA, el orbitador Mars Express de la Agencia Espacial Europea (ESA), así como varios telescopios terrestres. Pero la fiabilidad de estas detecciones ha sido ampliamente debatida, y la comunidad científica aún está dividida.

Ahora, un equipo internacional de investigadores que utilizan el espectrómetro planetario de Fourier (PFS) a bordo de Mars Express ha anunciado una detección independiente de metano sobre el cráter Gale, el lugar de aterrizaje de Curiosity, justo después de que el rover midió un pico de metano. El instrumento PFS vio hasta 15.5 partes por billón por volumen (ppbv) el 16 de junio de 2013, un día después de que Curiosity detectó hasta 5.78 ppbv. El equipo de PFS también realizó simulaciones atmosféricas y análisis geológicos para rastrear el origen de la emisión de metano, señalando un área de falla al sureste del cráter Gale. Describen sus hallazgos en el 1 de abril Nature Geosciences .

Confirmar la presencia de metano es un gran premio para los investigadores, ya que este gas podría estar relacionado con la vida o la actividad geológica. En la Tierra, las fuentes biológicas, incluido un tipo de bacteria llamada metanógenos que se encuentran típicamente en ambientes anaeróbicos como suelos inundados o vacas, producen 95% del metano en nuestra atmósfera. Los procesos geológicos también liberan metano en la atmósfera de la Tierra, por ejemplo, ciertas reacciones entre minerales como el piroxeno y el agua. Dado que los últimos ingredientes también están presentes en Marte, el metano marciano podría originarse a partir de reacciones geoquímicas similares. El gas marciano también se pudo producir hace eones, cuando el agua líquida estaba más fácilmente disponible, y luego quedó atrapada bajo tierra o ligada al hielo enterrado.

El rover Curiosity también detectó un pico en metano, un hallazgo que fue confirmado por el instrumento PFS a bordo del orbitador Mars Express.
NASA / JPL / Caltech / MSSS

Según Marco Giuranna (Instituto Nacional de Astrofísica, Italia), el investigador principal del instrumento PFS que dirigió el nuevo estudio, 15 partes por mil millones pueden parecer una pequeña cantidad, pero es bastante notable para Marte. Los investigadores estiman que el área cubierta por este estudio, un total de 49, 000 kilómetros cuadrados, contiene entre 39 y 54 toneladas métricas de metano. En comparación, la atmósfera de la Tierra actualmente tiene alrededor de 1800 ppb (aunque tenía la mitad de eso antes del comienzo de la Revolución Industrial hace 200 años).

`` Una confirmación de las mediciones es el premio final en la exploración planetaria '', dice Chris Webster (Laboratorio de Propulsión a Chorro), investigador principal del Espectrómetro Láser Ajustable a bordo del Curiosity Rover. `` Es muy gratificante ser parte de un acoplamiento único de resultados de rover y orbitador ''.

Este acoplamiento de resultados ocurrió en gran medida por casualidad. Giuranna decidió monitorear la atmósfera sobre Gale Crater poco después del aterrizaje de Curiosity. Para este estudio, analizó los primeros 20 meses de las operaciones del rover, comenzando en diciembre de 2012. Esta decisión le dio una gran oportunidad para probar un modo de observación del PFS sin explotar previamente, llamado modo de seguimiento puntual, que apunta los instrumentos ópticos a un rasgo de superficie en Marte y lo rastrea, obteniendo varios cientos de espectros en un período de minutos. `` Estas observaciones son particularmente adecuadas para la recuperación de metano '', dice Giuranna.

El debate sobre el metano: una refutación

Giuranna y sus colegas confirmaron la detección de metano de Curiosity sobre el cráter Gale en diciembre de 2013, se podría pensar que sería suficiente para confirmar la presencia de este gas en la atmósfera marciana. Pero el problema del metano es complejo, y hay algunas pruebas sólidas que apuntan en la dirección opuesta.

Los nuevos datos provienen del Exomars Trace Gas Orbiter (TGO) de la ESA, que comenzó las observaciones científicas en abril de 2018. TGO está equipado con dos espectrómetros, el NOMAD y el CAS para medir pequeñas cantidades de gases. en el ambiente marciano NOMAD en particular puede detectar concentraciones de metano de hasta 50 partes por billón, haciéndolo 100 veces más sensible que PFS. Pero hasta ahora, NOMAD y los otros instrumentos TGO no han podido detectar la menor cantidad de metano. El equipo dio a conocer algunos resultados preliminares durante la reunión de la Unión Geofísica Americana del otoño pasado, y pronto se espera un documento que detalle todos los hallazgos de TGO (o la falta de ellos).

Entonces, ¿cómo es posible que los instrumentos en tierra y en órbita hayan detectado metano, sin embargo, el cazador de metano más avanzado jamás enviado a Marte no ha visto ninguno?

Una posible explicación es que el metano no es un ingrediente permanente en la atmósfera marciana. Algunos investigadores piensan que podría haber depósitos de metano atrapados bajo tierra, que pueden encontrar su camino a la superficie bajo ciertas condiciones. Por ejemplo, el permafrost, una capa congelada de tierra cerca de la superficie, puede evitar que se escape el metano. Si los movimientos sísmicos u otros eventos perturban esta capa, el metano aprisionado debajo podría escapar a la atmósfera en explosiones de corta duración. Este escenario podría ser coherente con las observaciones recientes hechas por Curiosity y PFS, porque el instrumento a bordo de Mars Express detectó metano en solo uno de varios pasajes orbitales. Las órbitas cuando PFS no detectó nada coincidieron con los momentos en que Curiosity informó mediciones bajas de metano.

Hay varias formas de agregar metano a la atmósfera de Marte (y eliminarlo nuevamente). Aunque los microbios son la posibilidad más emocionante, otras fuentes probables incluyen reacciones entre el agua y los minerales olivino o piroxeno, o la radiación ultravioleta solar que rompe el polvo meteorítico en la superficie del planeta.
NASA / JPL-Caltech / SAM-GSFC / Univ. de Michigan

Pero este escenario sigue siendo incompleto: incluso si el metano se liberara en episodios de corta duración, los modelos actuales sugieren que debería quedarse en la atmósfera de Marte durante otros 300 años más o menos antes de descomponerse y escapar al espacio. Entonces, TGO aún debería poder encontrar el metano. El hecho de que no sugiera que los científicos tendrán que encontrar otro mecanismo que pueda eliminar el metano de la atmósfera más rápidamente.

"El metano en Marte parece aparecer y desaparecer rápidamente, lo que sugiere la presencia de un mecanismo de destrucción capaz de eliminar eficientemente este gas de la atmósfera", dice Giuranna. “Ya se han propuesto varios mecanismos y algunos de ellos parecen ser capaces de explicar las variaciones observadas en el espacio-tiempo. Sin embargo, estos todavía son resultados preliminares de simulaciones o experimentos realizados en el laboratorio con muestras limitadas, y su validez general e importancia estadística aún no se ha demostrado ".

Webster cree que se necesitan más observaciones; idealmente, la confirmación de la presencia de metano provendría de todos los instrumentos capaces de detectar metano. "Este último desarrollo de PFS prepara el escenario para la observación final de un pulso futuro en metano para ser visto simultáneamente por PFS, TGO y Curiosity", dice Webster. "¡Entonces seamos pacientes y veamos qué más sorpresas tiene el Planeta Rojo!"