jueves, diciembre 1, 2022

Cómo es el nuevo mapa del agua en Marte que será clave para futuras misiones humanas

Las sondas y rovers enviados están realizando un “atlas” del pasado acuoso del planeta rojo e indicando posibles lugares de aterrizaje para futuras misiones de colonización.

Con la vista puesta en la Luna y Marte, la exploración humana promete asombrar durante esta década y la siguiente, ya sea volviendo a la Luna y luego, con esa experiencia, lanzarse a Marte.

Para ello, durante los últimos años distintas misiones espaciales de Estados Unidos, Europa, Rusia y China están realizando investigaciones avanzadas en Marte a fin de reconstruir su pasado y también de identificar reservorios de agua en el planeta, ya sea en su superficie, como en capas subterráneas.

Esta semana científicos publicaron un mapa de depósitos minerales en todo el planeta rojo que se ha creado minuciosamente durante la última década utilizando datos del instrumento Mars Express Observatoire pour la Mineralogie, l’Eau, les Glaces et l’Activité (OMEGA) de la ESA y el espectrómetro de imágenes de reconocimiento compacto Mars Reconnaissance Orbiter (CRISM) de la NASA. Específicamente, el mapa muestra las ubicaciones y abundancias de minerales acuosos. Estos provienen de rocas que han sido químicamente transformadas por la acción del agua en el pasado y típicamente se han convertido en arcillas y sales.

En la Tierra, las arcillas se crean cuando el agua interactúa con las rocas, con diferentes condiciones que dan lugar a diferentes tipos de arcillas. Por ejemplo, los minerales arcillosos como la esmectita y la vermiculita se forman cuando cantidades relativamente pequeñas de agua interactúan con la roca. Por lo tanto, conservan en su mayoría los mismos elementos químicos que las rocas volcánicas originales. En el caso de la esmectita y la vermiculita, esos elementos son el hierro y el magnesio. Las rocas se pueden alterar más cuando la cantidad de agua es relativamente alta. Los elementos solubles tienden a ser arrastrados dejando atrás arcillas ricas en aluminio como el caolín.

La gran sorpresa para los investigadores es la prevalencia de estos minerales. Hace diez años, los científicos planetarios solo conocían alrededor de 1000 afloramientos en Marte. Esto los hizo interesantes como rarezas geológicas. Sin embargo, el nuevo mapa ha invertido la situación, revelando cientos de miles de tales áreas en las partes más antiguas del planeta. “Este trabajo ahora ha establecido que cuando estudias los terrenos antiguos en detalle, no ver estos minerales es en realidad una rareza”, dice John Carter, Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS) y Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM), Université Paris-Saclay y Aix Marseille Université, Francia.

Como parte de la construcción de un nuevo mapa global de los minerales de Marte, se descubrió que la región de Oxia Planum es rica en arcillas. Estas arcillas incluían los minerales ricos en hierro y magnesio de esmectita y vermiculita, y localmente caolín, que se conoce en la Tierra como arcilla china. La sílice hidratada también está mapeada sobre un antiguo delta en Oxia. Los datos de primer plano se obtuvieron de un mapa global de minerales producido por Mars Express de la ESA y Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA. Debido a que las arcillas se forman en ambientes ricos en agua, estos sitios son excelentes lugares para estudiar en busca de pistas sobre si alguna vez comenzó la vida en Marte.

Reconnaissance Orbiter (CRISM)
Este es un cambio de paradigma en nuestra comprensión de la historia del planeta rojo. Parecía plausible que el agua estuviera limitada en su extensión y duración en función de la menor cantidad de minerales acuosos que sabíamos previamente que estaban presentes. Sin embargo, ahora no puede haber ninguna duda de que el agua desempeñó un papel muy importante en la configuración de la geología en todo el planeta. Ahora, la cuestión clave en este punto es si el agua fue persistente o se limitó a episodios más breves e intensos. Si bien aún no proporciona una respuesta definitiva, los nuevos resultados ciertamente brindan a los científicos una herramienta más sólida para buscar la respuesta.

“Creo que colectivamente hemos simplificado demasiado a Marte”, agregó Carter y explicó que los científicos planetarios han tendido a pensar que solo se crearon unos pocos tipos de minerales arcillosos en Marte durante su período húmedo, y luego, a medida que el agua se secó gradualmente, se produjeron sales en todo el planeta. Este nuevo mapa muestra que es más complicado de lo que se pensaba. Si bien muchas de las sales marcianas probablemente se formaron más tarde que las arcillas, el mapa muestra muchas excepciones donde hay una mezcla íntima de sales y arcillas. Incluso hay algunas sales que se supone que son más antiguas que algunas arcillas.

“La evolución de mucha agua a nada de agua no es tan clara como pensábamos, el agua no se detuvo de la noche a la mañana. Vemos una gran diversidad de contextos geológicos, por lo que ningún proceso o línea de tiempo simple puede explicar la evolución de la mineralogía de Marte. Ese es el primer resultado de nuestro estudio. La segunda es que si excluye los procesos de vida en la Tierra, Marte exhibe una diversidad de mineralogía en entornos geológicos tal como lo hace la Tierra”, puntualizó el experto. En otras palabras, cuanto más de cerca miramos, más complejo se vuelve el pasado de Marte.

En el mapa se muestran varios lugares de aterrizaje y áreas de interés. Mawrth Vallis es un antiguo canal de salida de agua que es rico en arcillas. Oxia Planum es otra región rica en arcilla y ha sido seleccionada como lugar de aterrizaje para el rover Rosalind Franklin de la ESA. Meridiani Planum se extiende a ambos lados del ecuador marciano y fue el lugar de aterrizaje del Mars Exploration Rover Opportunity de la NASA en 2004. Valles Marineris es uno de los cañones más grandes del Sistema Solar. El cráter Gale y el cráter Jezero fueron los lugares de aterrizaje de los rovers Curiosity y Perseverance de la NASA en 2012 y 2020 respectivamente.

Los instrumentos OMEGA y CRISM son ideales para esta encuesta. Sus conjuntos de datos son altamente complementarios, funcionan en el mismo rango de longitud de onda y son sensibles a los mismos minerales. CRISM proporciona de forma única imágenes espectrales de alta resolución de la superficie (hasta 15 m/píxel) para parches muy localizados de Marte, y lo convierte en el más adecuado para mapear pequeñas regiones de interés, como sitios de aterrizaje de Rover. Por ejemplo, el mapeo muestra que el cráter Jezero, donde el rover Perseverance 2020 de la NASA está explorando actualmente, muestra una rica variedad de minerales hidratados.

Por otro lado, OMEGA proporciona una cobertura global de Marte con una resolución espectral más alta y con una mejor relación señal-ruido. Esto lo hace más adecuado para el mapeo global y regional, y para discriminar entre los diferentes minerales de alteración. Los resultados se presentan en un par de artículos científicos, escritos por Carter, Lucie Riu y colegas. Lucie estaba en el Instituto de Ciencias Espaciales y Astronáuticas (ISAS), Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial ( JAXA ), Sagamihara, Japón, cuando se realizó parte del trabajo, pero ahora es investigadora de la ESA en el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC) de la ESA en Madrid.

El cráter Jezero y sus alrededores en Marte muestran una rica variedad de minerales que han sido alterados por el agua en el pasado del planeta. Estos minerales son predominantemente arcillas y sales de carbonato. De los minerales identificados en esta región en particular, el carbonato es una sal, los filosilicatos de Fe/Mg son arcillas ricas en hierro y magnesio, y la sílice hidratada es una forma de dióxido de silicio que forma la piedra preciosa ópalo en la Tierra. Los datos de primer plano se obtuvieron de un mapa global de minerales producido por Mars Express de la ESA y Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA. El rover Perseverance de la NASA, que aterrizó en Marte en 2020, actualmente está explorando el cráter Jezero y sus alrededores.

Con las detecciones básicas en la mano, Lucie decidió dar el siguiente paso y cuantificar las cantidades de minerales que estaban presentes. “Si sabemos dónde y en qué porcentaje está presente cada mineral, nos da una mejor idea de cómo se podrían haber formado esos minerales”, dice ella.

Debido a dos factores, este trabajo también proporciona a los planificadores de misiones varios candidatos excelentes para posibles lugares de aterrizaje en el futuro. En primer lugar, las moléculas de agua todavía están presentes en los minerales acuosos. Junto con las ubicaciones conocidas de hielo de agua enterrado, esto ofrece áreas potenciales para la extracción de agua para la utilización de recursos in situ, que es esencial para la construcción de bases humanas en Marte. Las sales y las arcillas se utilizan a menudo como materiales de construcción en la Tierra.

Los datos del Mars Express de la ESA y el Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA se han utilizado para crear el primer mapa global detallado de depósitos minerales hidratados en Marte. Consulte a continuación una versión comentada con tipos y abundancias de minerales.

En segundo lugar, incluso antes de que los humanos vayan a Marte, los minerales acuosos proporcionan lugares fantásticos para realizar actividades científicas. Como parte de esta campaña de mapeo de minerales, se descubrió el sitio rico en arcilla de Oxia Planum. Estas arcillas antiguas incluyen los minerales ricos en hierro y magnesio de esmectita y vermiculita. No solo pueden ayudar a descubrir el clima pasado del planeta, sino que son sitios perfectos para investigar si alguna vez hubo vida en Marte. Como tal, Oxia Planum fue propuesto y finalmente seleccionado como lugar de aterrizaje para el Rover Rosalind Franklin de la ESA.

“Esto es lo que me interesa, y creo que este tipo de trabajo de mapeo ayudará a abrir esos estudios en el futuro”, dice Lucie. Como siempre cuando se trata de Marte, cuanto más aprendemos sobre el planeta, más fascinante se vuelve y más entusiasmo genera vislumbrar que un humano lo pise próximamente.

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