Los científicos se acercan al misterioso metano de Marte

Concepto artístico de Mars Express en órbita alrededor de Marte. Un nuevo análisis de datos de la nave espacial ha confirmado de forma independiente la primera detección de metano por el rover Curiosity de la NASA en 2013. Imagen a través del Instituto DLR de Investigación Planetaria.

¿De dónde viene el metano de Marte? Ese es uno de los misterios más intrigantes para los científicos de Marte en los últimos años. ¿Podría el metano de Marte ser evidencia de ... vida ?

Ahora, hay una confirmación correlacionada de una detección significativa de metano. Es la primera vez que una medición in situ se confirma de forma independiente desde la órbita. Desde su aterrizaje en 2012, el rover Curiosity de la NASA a veces detectó metano en la atmósfera de Marte. El nuevo estudio, dirigido por Marco Giuranna del Instituto Nacional de Astrofísica y el Instituto de Astrofísica Espacial y Planetología en Roma, Italia, confirma que el orbitador Mars Express de la ESA detectó un pico de metano en junio de 2013 el día después de Curiosity. El hallazgo revisado por pares se informó en Nature Geoscience el 1 de abril de 2019. Según Dmitri Titov, científico del proyecto Mars Express de la ESA:

Mars Express fue el primero en informar una detección significativa de metano desde la órbita alrededor de Marte, y ahora, 15 años después, podemos anunciar la primera detección simultánea y localizada de metano con un vehículo explorador en la superficie.

¿Por qué el metano en Marte es tan interesante para los científicos? Escribiendo en Science el año pasado, Eric Hand llamó a este gas el efluvio de la vida, principalmente porque alrededor del 16 por ciento de las emisiones anuales de metano de la Tierra a la atmósfera provienen de los eructos de las vacas. La ESA explicó:

La molécula atrae tanta atención porque en la Tierra el metano es generado por organismos vivos, así como por procesos geológicos. Debido a que puede ser destruido rápidamente por procesos atmosféricos, cualquier detección de la molécula en la atmósfera marciana significa que debe haberse liberado relativamente recientemente, incluso si el metano en sí mismo se produjo hace millones o miles de millones de años y quedó atrapado en depósitos subterráneos hasta ahora.

Si bien las observaciones espaciales y telescópicas desde la Tierra en general no han detectado o detectado muy poco el metano, o las mediciones están justo al límite de las capacidades de los instrumentos, un puñado de espinas espurias, junto con la variación estacional reportada por Curiosity en su ubicación en Gale Crater, plantee la emocionante pregunta de cómo se está generando y destruyendo en los tiempos actuales.

El pico de junio de 2013 visto por Curiosity fue de aproximadamente seis ppb (partes por mil millones), mientras que la detección de Mars Express al día siguiente midió aproximadamente 15 ppb. Eso es muy pequeño en comparación con los niveles de metano en la atmósfera de la Tierra, pero sigue siendo significativo. En comparación, los niveles de fondo de metano en el cráter Gale [donde Curiosity está explorando en Marte] tienden a variar de 0.24 ppb a 0.65 ppb. Del periódico:

Los informes de detección de metano en la atmósfera marciana se han debatido intensamente. La presencia de metano podría mejorar la habitabilidad e incluso puede ser una firma de vida. Sin embargo, no se ha confirmado la detección con mediciones independientes. Aquí, informamos una detección firme de 15.5 × 2.5 ppb por volumen de metano en la atmósfera marciana sobre el Cráter Gale el 16 de junio de 2013, por el Espectrómetro Planetario Fourier a bordo del Mars Express, un día después de la observación in situ de un pico de metano. por el rover Curiosity. El metano no se detectó en otros pasajes orbitales. La detección utiliza una geometría de observación mejorada, así como un tratamiento y análisis de datos más sofisticado, y constituye una detección contemporánea e independiente de metano. Realizamos simulaciones de conjunto de la atmósfera marciana ... para identificar una posible región fuente al este del cráter Gale. Nuestro análisis geológico independiente también apunta a una fuente en esta región, donde las fallas de Aeolis Mensae pueden extenderse hacia el hielo superficial propuesto de la Formación Medusae Fossae y liberar episódicamente gas atrapado debajo o dentro del hielo. Nuestra identificación de un lugar probable de liberación proporcionará el foco para futuras investigaciones sobre el origen del metano en Marte.

Según el nuevo estudio, la red de la región alrededor del cráter Gale, donde es más probable que se origine el metano. Imagen vía ESA / Giuranna et al. (2019)

Aunque los resultados de Curiosity se mantuvieron solos, la confirmación adicional de Mars Express solidifica aún más el hallazgo y ayuda a reducir la ubicación donde se originó el pico de metano, como explicó Giuranna:

En general, no detectamos metano, aparte de una detección definitiva de aproximadamente 15 partes por billón en volumen de metano en la atmósfera, que resultó ser un día después de que Curiosity informara un aumento de aproximadamente seis partes por billón.

Aunque las partes por mil millones en general significan una cantidad relativamente pequeña, es bastante notable para Marte: nuestra medición corresponde a un promedio de aproximadamente 46 toneladas de metano [51 toneladas estadounidenses] que estaba presente en el área de 49, 000 kilómetros cuadrados [19, 000 millas cuadradas ] observado desde nuestra órbita.

Entonces, tanto un rover como un orbitador confirmaron el pico de metano, pero ¿de dónde vino? El equipo de Curiosity especuló en ese momento que provenía de algún lugar al norte del rover, pero aún dentro del Cráter Gale, donde ha estado el rover desde 2012. Pero el nuevo análisis indica que es más probable que provenga del exterior del cráter, aproximadamente 310 millas ( 500 km) al este. De acuerdo con Giuranna:

Nuestros nuevos datos de Mars Express, tomados un día después de la grabación de Curiosity, cambian la interpretación de dónde se originó el metano, especialmente cuando se consideran los patrones de circulación atmosférica global junto con la geología local. Según la evidencia geológica y la cantidad de metano que medimos, creemos que es poco probable que la fuente se encuentre dentro del cráter.

Ilustración que muestra qué procesos podrían crear y destruir metano en Marte. El metano probablemente se origina debajo de la superficie y se libera a la atmósfera a través de grietas debajo de la superficie. Imagen vía ESA.

Dos análisis independientes llegaron a la misma conclusión. La región alrededor del cráter Gale se dividió en cuadrículas de 250 kilómetros cuadrados [96 millas cuadradas] para reducir la ubicación de la espiga.

Investigadores del Real Instituto Belga de Aeronáutica Espacial (BIRA-IASB) en Bruselas, Bélgica, realizaron el primer análisis, utilizando simulaciones por computadora para crear un millón de posibles escenarios de emisión para cada cuadrado, con el fin de predecir la probabilidad de emisión de metano para cada uno de ellos. Esos lugares. Las simulaciones fueron exhaustivas, teniendo en cuenta los datos medidos, los patrones de circulación atmosférica esperados y la intensidad y duración de la liberación de metano en función del fenómeno geológico de la "filtración de gases".

Los geólogos del Instituto Nacional de Geofísica y Vulcanología en Roma, Italia, y el Instituto de Ciencia Planetaria en Tucson, Arizona, hicieron el segundo análisis. Este se centró en identificar características físicas en el terreno que podrían estar asociadas con la filtración de metano desde debajo de la superficie. Tales características son comunes en la Tierra, incluyendo fallas tectónicas, volcanes de lodo y campos de gas natural. Según el coautor Giuseppe Etiope:

Identificamos fallas tectónicas que podrían extenderse debajo de una región propuesta para contener hielo poco profundo. Dado que el permafrost es un excelente sello para el metano, es posible que el hielo aquí pueda atrapar el metano subsuperficial y liberarlo episódicamente a lo largo de las fallas que rompen este hielo.

Sorprendentemente, vimos que la simulación atmosférica y la evaluación geológica, realizadas independientemente una de la otra, sugerían la misma región de procedencia del metano. Esto es muy emocionante y en gran medida inesperado.

Diagrama que representa la variación estacional en la cantidad de metano detectada por el rover Curiosity, alcanzando su punto máximo en los meses más cálidos. Imagen vía NASA / JPL-Caltech.

Las liberaciones periódicas o intermitentes de metano de fuentes como estas encajarían con las observaciones de varios telescopios y naves espaciales a lo largo de los años. El coautor Frank Daerden agregó:

Nuestros resultados respaldan la idea de que la liberación de metano en Marte podría caracterizarse por pequeños eventos geológicos transitorios en lugar de una presencia global que se repone constantemente, pero también debemos comprender mejor cómo se elimina el metano de la atmósfera y cómo conciliar los datos de Mars Express con resultados de otras misiones.

Los científicos han teorizado que la fuente más probable de metano sería del subsuelo, y estos resultados parecen respaldar eso. Bolsas de metano podrían ser liberadas periódicamente por eventos geológicos tan pequeños. La curiosidad también había determinado que las liberaciones de metano cerca de su ubicación eran estacionales, aparentemente asociadas con períodos de temperaturas de calentamiento en verano, lo que podría explicar pequeñas explosiones de metano atrapado que se liberan al calentar los depósitos de hielo.

El rover Curiosity de la NASA detectó picos en el nivel de metano en la atmósfera en 2013 y 2014. El orbitador Mars Express de la ESA también volvió a confirmar el primero de esos hallazgos. Imagen a través de NAS / JPL-Caltech.

Encontrar la ubicación de al menos un pico de metano es significativo, pero no nos dice cómo se creó el metano en primer lugar. En la Tierra, los organismos vivos producen la gran mayoría del metano, incluido el subsuelo. Sin embargo, también puede originarse a partir de la actividad geológica. ¿La vida también produce metano de Marte, probablemente microbios, o geología? Todavía no lo sabemos, y solo otras observaciones ayudarán a responder esa pregunta. También queda la cuestión de qué causa que el metano vuelva a desaparecer tan rápidamente. Mientras tanto, el análisis de las fuentes de metano continuará, como señaló Giuranna:

Volveremos a analizar más datos recopilados por nuestro instrumento en el pasado, mientras continuamos con nuestros esfuerzos de monitoreo continuo, incluida la coordinación de algunas observaciones con el ExoMars Trace Gas Orbiter.

El Orbitador de gases de rastreo (TGO), parte de la misión ExoMars de la ESA, inesperadamente no encontró metano durante sus primeros estudios de la atmósfera marciana, pero es posible que simplemente no estuviera mirando en el momento adecuado, ya que las explosiones de metano parecen ser estacional en la naturaleza. Esperemos que las próximas observaciones sean más exitosas: la nave espacial lleva algunos de los instrumentos más avanzados diseñados para analizar metano y otros gases traza.

En pocas palabras: el origen del metano de Marte es uno de los misterios más intrigantes del planeta rojo. Todavía no sabemos si el metano es geológico o biológico, o tal vez incluso ambos, pero gracias a los nuevos datos de Mars Express y Curiosity, ahora estamos comenzando a acercarnos de dónde viene el metano, un paso importante hacia determinando exactamente lo que lo está creando.

Fuente: confirmación independiente de un pico de metano en Marte y una región fuente al este del cráter Gale

Vía ESA