Los Nuevos Resultados De La Curiosidad Ponen De Relieve La Paradoja Del Antiguo Marte

El Curiosity Rover agudiza la paradoja del antiguo Marte

Este mosaico de imágenes de Mast Camera de Curiosity (Mastcam) muestra miembros geológicos de la formación de la bahía de Yellowknife. La escena tiene la piedra de barro Sheepbed en primer plano y se eleva a través del miembro de Gillespie Lake hasta el afloramiento de Point Lake. Estas rocas registran depósitos antiguos de lagos y arroyos superpuestos que ofrecieron condiciones ambientales pasadas favorables para la vida microbiana. Las rocas aquí fueron expuestas hace unos 70 millones de años por la eliminación de las capas superpuestas debido a la erosión del viento. La escena es una parte de un mosaico de 111 imágenes adquirido durante el 137 ° día marciano, o sol, del trabajo de Curiosity en Marte (24 de diciembre de 2012). Las estribaciones del monte Sharp son visibles a lo lejos, arriba a la izquierda, al suroeste de la posición de la cámara.

Una nueva investigación revela que Marte tenía muy poco dióxido de carbono hace unos 3.500 millones de años para proporcionar suficiente calentamiento por efecto invernadero para descongelar el hielo de agua.

Los científicos de Marte están luchando con un problema. Una amplia evidencia dice que el antiguo Marte a veces estaba húmedo, con agua que fluía y se acumulaba en la superficie del planeta. Sin embargo, el sol antiguo era aproximadamente un tercio menos cálido y los modeladores climáticos luchan por producir escenarios que calientan la superficie de Marte lo suficiente como para mantener el agua descongelada.

Una de las principales teorías es que una atmósfera de dióxido de carbono más espesa forma una capa de gases de efecto invernadero, lo que ayuda a calentar la superficie del antiguo Marte. Sin embargo, según un nuevo análisis de datos de NASA El vehículo explorador de Marte Curiosity, Marte tenía muy poco dióxido de carbono hace unos 3.500 millones de años para proporcionar suficiente calentamiento por efecto invernadero para descongelar el hielo de agua.

El mismo lecho rocoso marciano en el que Curiosity encontró sedimentos de un lago antiguo donde los microbios podrían haber prosperado es la fuente de la evidencia que se suma al dilema sobre cómo podría haber existido tal lago. Curiosity no detectó minerales de carbonato en las muestras del lecho rocoso que analizó. El nuevo análisis concluye que la escasez de carbonatos en ese lecho rocoso significa que la atmósfera de Marte cuando existía el lago, hace unos 3.500 millones de años, no podía contener mucho dióxido de carbono.

“Nos ha impresionado especialmente la ausencia de minerales de carbonato en la roca sedimentaria que ha examinado el rover”, dijo Thomas Bristow, del Centro de Investigación Ames de la NASA, Moffett Field, California. “Sería realmente difícil obtener agua líquida incluso si hubiera cien veces más dióxido de carbono en la atmósfera de lo que nos dice la evidencia mineral en la roca”. Bristow es el investigador principal del instrumento Chemistry and Mineralogy (CheMin) sobre Curiosity y autor principal del estudio que se publica en Proceedings of the National Academy of Science.

Curiosity no ha realizado una detección definitiva de carbonatos en ninguna de las rocas del lecho del lago muestreadas desde que aterrizó en el cráter Gale en 2011. CheMin puede identificar el carbonato si constituye solo un pequeño porcentaje de la roca. El nuevo análisis de Bristow y 13 coautores calcula la cantidad máxima de dióxido de carbono que podría haber estado presente, en consonancia con esa escasez de carbonato.

En el agua, el dióxido de carbono se combina con iones cargados positivamente como el magnesio y el hierro ferroso para formar minerales de carbonato. Otros minerales en las mismas rocas indican que esos iones estaban fácilmente disponibles. Los otros minerales, como la magnetita y los minerales arcillosos, también proporcionan evidencia de que las condiciones posteriores nunca se volvieron tan ácidas como para que los carbonatos se hubieran disuelto, como ocurre en el agua subterránea ácida.

El dilema se ha estado construyendo durante años: la evidencia sobre los factores que afectan las temperaturas de la superficie, principalmente la energía recibida del sol joven y el manto proporcionado por la atmósfera del planeta, se suma a una falta de coincidencia con la evidencia generalizada de redes de ríos y lagos en el antiguo Marte. Pistas como las proporciones de isótopos en la atmósfera marciana actual indican que el planeta alguna vez tuvo una atmósfera mucho más densa que ahora. Sin embargo, los modelos teóricos del antiguo clima marciano luchan por producir las condiciones que permitirían el agua líquida en la superficie marciana durante muchos millones de años. Un modelo exitoso propone una atmósfera espesa de dióxido de carbono que también contiene hidrógeno molecular. Sin embargo, es controvertido cómo se generaría y mantendría tal atmósfera.

El nuevo estudio fija el rompecabezas en un lugar y tiempo en particular, con una verificación en el suelo de carbonatos en exactamente los mismos sedimentos que tienen el récord de un lago aproximadamente mil millones de años después de la formación del planeta.

Durante las últimas dos décadas, los investigadores han utilizado espectrómetros en orbitadores de Marte para buscar carbonato que podría haber resultado de una era temprana de dióxido de carbono más abundante. Han encontrado mucho menos de lo previsto.

“Ha sido un misterio por qué no se ha visto mucho carbonato desde la órbita”, dijo Bristow. “Se puede salir del dilema diciendo que los carbonatos pueden estar todavía allí, pero simplemente no podemos verlos desde la órbita porque están cubiertos de polvo o enterrados, o no estamos mirando en el lugar correcto. Los resultados de Curiosity enfocan la paradoja. Esta es la primera vez que verificamos la presencia de carbonatos en el suelo en una roca que sabemos que se formó a partir de sedimentos depositados bajo el agua “.

El nuevo análisis concluye que no podrían haber estado presentes más de unas pocas decenas de milibares de dióxido de carbono cuando existió el lago, o habría producido suficiente carbonato para que CheMin de Curiosity lo detecte. Un milibar es una milésima parte de la presión del aire al nivel del mar en la Tierra. La atmósfera actual de Marte es de menos de 10 milibares y alrededor del 95 por ciento de dióxido de carbono.

“Este análisis encaja con muchos estudios teóricos de que la superficie de Marte, incluso hace tanto tiempo, no estaba lo suficientemente caliente como para que el agua fuera líquida”, dijo Robert Haberle, científico del clima de Marte en NASA Ames y coautor del artículo. . “Es realmente un rompecabezas para mí”.

Los investigadores están evaluando múltiples ideas sobre cómo reconciliar el dilema.

“Algunos piensan que quizás el lago no era un cuerpo abierto de agua líquida. Quizás era un líquido cubierto de hielo ”, dijo Haberle. “Aún se podrían acumular algunos sedimentos en el lecho del lago si el hielo no fuera demasiado grueso”.

Un inconveniente de esa explicación es que el equipo del rover ha buscado y no encontrado en el cráter Gale evidencia que se esperaría de los lagos cubiertos de hielo, como grietas grandes y profundas llamadas cuñas de hielo o “piedras de caída”, que se incrustan en el lecho blando del lago sedimentos cuando penetran en el hielo cada vez más delgado.

Si los lagos no estaban congelados, el rompecabezas se vuelve más desafiante por el nuevo análisis de lo que implica la falta de detección de carbonato por parte de Curiosity sobre la antigua atmósfera marciana.

“La travesía de Curiosity a través de lechos de arroyos, deltas y cientos de pies verticales de lodo depositado en lagos antiguos exige un vigoroso sistema hidrológico que suministre el agua y los sedimentos para crear las rocas que estamos encontrando”, dijo el científico del proyecto Curiosity Ashwin Vasavada del Jet de la NASA. Laboratorio de propulsión, Pasadena, California. “El dióxido de carbono, mezclado con otros gases como el hidrógeno, ha sido el principal candidato para la influencia de calentamiento necesaria para tal sistema. Este sorprendente resultado parecería sacarlo de la carrera “.

Cuando dos líneas de evidencia científica parecen irreconciliables, el escenario puede estar preparado para un avance en la comprensión de por qué no lo son. La misión Curiosity continúa investigando las antiguas condiciones ambientales en Marte. Es gestionado por JPL , una división de Caltech en Pasadena, para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA, Washington. La curiosidad y otras misiones científicas de Marte son una parte clave del Viaje a Marte de la NASA, que se basa en décadas de exploración robótica para enviar humanos al Planeta Rojo en la década de 2030.

Publicación: Thomas F. Bristow, et al., “Low Hesperian P CO2 restringido a partir del análisis mineralógico in situ en Gale Crater, Mars”, PNAS, 2017; DOI: 10.1073 / pnas.1616649114

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