Revelando los secretos de Marte simulando la geología y la hidrología del planeta        

Por Michael Allen, Horizon: la revista de investigación e innovación de la UE.

20 de junio de 2023.

Marte es conocido como el Planeta Rojo porque los minerales de hierro en el suelo se oxidan, dándole a él y a la atmósfera el color distintivo. Crédito: NASA/JPL-Caltech.

Los humanos han estado fascinados por Marte probablemente desde que los primeros de la especie dirigieron su mirada hacia el cielo nocturno. La exploración espacial actual da fe de esa fascinación continua.

Desde la década de 1960, más de 40 misiones han intentado llegar al planeta rojo. Como resultado, actualmente hay tres rovers activos en la superficie marciana, además de un módulo de aterrizaje y un helicóptero, mientras que ocho orbitadores giran alrededor del planeta.

La simulación de la geología y la hidrología del planeta rojo puede revelar cómo ha cambiado el paisaje, lo que ayuda a buscar lugares de aterrizaje para futuras misiones.

Interés especial.

"Muchos de los planetas y lunas de nuestro Sistema Solar son muy interesantes, pero Marte es un poco especial", dijo François Forget, científico atmosférico de la Universidad de la Sorbona en Francia. "Hoy en día, Marte es bastante similar a la Tierra, pero en el pasado, hace 3 o 4 mil millones de años, era aún más similar".

Si bien la extensa exploración hasta la fecha ha producido una gran cantidad de datos geológicos, aún se desconoce mucho sobre el cuarto planeta desde el Sol.

Existen signos de lo que alguna vez fue un vasto océano que cubre el hemisferio norte de Marte, mientras que en otros lugares yacen cicatrices talladas por ríos y glaciares.

Sin embargo, los procesos climáticos que dieron forma al planeta observados hoy siguen siendo un misterio.

Ya hace 4 mil millones de años, cuando la vida comenzó a aparecer en la Tierra, Marte tenía ríos y lagos de agua líquida. Esto plantea la posibilidad de que la vida también se haya desarrollado en Marte.

Pero los científicos también están interesados ​​en los procesos que crearon el planeta seco y desértico que vemos hoy y lo que podrían revelar sobre el clima de la Tierra.

Las áreas de la superficie de Marte tienen más de 3 mil millones de años. Dichos registros no están disponibles en la Tierra, ya que ha sido alterada fundamentalmente por la vida, que ha borrado gran parte de la historia temprana del planeta.

Algo más también hace que Marte sea especial: es un lugar donde los astronautas esperan ir en algún momento.

La Agencia Espacial Europea, o ESA, y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de EE. UU. (NASA) están trabajando para enviar astronautas a Marte.

Prueba de tiempo.

Forget es el investigador principal de un proyecto financiado con fondos europeos que desarrolla un modelo de cómo evolucionó Marte en un intento por responder algunas de las preguntas sobre la historia del planeta.

Llamado Marte a través del tiempo, el proyecto comenzó a fines de 2019 y durará hasta la mayor parte de 2025.

Los modelos climáticos actuales para Marte cubren solo períodos cortos (varios años) de su historia y simular el impacto de características como glaciares, ríos y lagos es complicado, particularmente durante largos períodos de tiempo, según Forget.

El modelo del proyecto está diseñado para funcionar durante miles, o incluso millones, de años, simulando la evolución pasada de las características geológicas junto con la atmósfera cambiante.

Si bien los modelos climáticos actuales requieren suposiciones sobre dónde se asentó el agua en la superficie del planeta, el de evolución para Marte está diseñado para determinar dónde se habría desarrollado naturalmente el agua y alcanzado un equilibrio estable, dice Forget.

Esto se hace incorporando más detalles al modelo, como el efecto de los microclimas.

Por ejemplo, las pendientes que dan a un polo en un planeta suelen ser más frías, lo que puede conducir a la formación de hielo y glaciares. En las laderas más cálidas que dan al ecuador, es más probable que haya agua líquida.

"Si quisieras simular la Tierra pero no supieras nada al respecto, pondrías agua en los océanos y luego, lentamente, el modelo de evolución de la Tierra, por ejemplo, construiría las capas de hielo de la Antártida", dijo Forget. "Quieres poder hacer lo mismo en Marte y, por supuesto, el modelo creará lagos, mares y ríos".

También incorpora cambios a gran escala que ocurren en escalas de tiempo geológicas más largas. La inclinación del eje de rotación de Marte, conocida como oblicuidad, cambia típicamente cada 50.000 años y trae consigo cambios climáticos a gran escala.

Glaciares de dióxido de carbono.

Para usar el modelo, los científicos se basan en datos conocidos del pasado de Marte, como la geología y la topografía, la ubicación de ríos, lagos y glaciares y la composición atmosférica. También hacen algunas suposiciones sobre los datos que faltan.

Cuando se ejecuta la simulación, los científicos ajustan sus suposiciones y parámetros hasta que la evolución del modelo de Marte encaja con el conocimiento existente del planeta en el pasado y el presente.

Una vez que un modelo coincide con los registros geológicos, proporciona información sobre el medio ambiente, la química y la atmósfera del planeta y cómo cambiaron, según Forget.

Hasta ahora, el modelo ha confirmado que algunas morrenas de aspecto extraño (desechos que dejan los glaciares) probablemente provengan de las que están hechas de dióxido de carbono congelado.

Las simulaciones también han sugerido cómo se podrían haber formado estos glaciares de CO2 y han demostrado que habrían causado cambios drásticos en la composición de la atmósfera de Marte.

Para probar una teoría de cómo podría haber existido agua líquida en la superficie marciana, los científicos conectaron un parámetro rico en hidrógeno en su modelo para obtener una posible pista de cómo el clima de Marte podría haberse vuelto lo suficientemente cálido como para sostener lagos y ríos líquidos.

El modelo mostró que, si Marte hubiera tenido una atmósfera rica en hidrógeno en el pasado, podría haber producido un efecto invernadero significativo y aumentado la temperatura del planeta.

Depósitos congelados.

En el otro extremo del espectro de temperatura, una mejor comprensión de la formación de glaciares y dónde podría existir hoy agua congelada podría ayudar con las misiones tripuladas a Marte.

"Tener acceso, sin demasiada dificultad, al hielo de agua en Marte será muy útil, según la NASA", dijo Forget. "Han establecido equipos de proyecto que buscan dónde se puede encontrar hielo de agua y el proyecto Mars through time realmente puede contribuir".

La investigación de la UE también podría proporcionar información sobre dónde se puede encontrar agua líquida. Da la casualidad de que estas son áreas donde los astronautas no quieren aterrizar.

Eso se debe a un concepto conocido como protección planetaria. Lo último que quieren hacer los astronautas es contaminar Marte con microorganismos de la Tierra, particularmente en agua líquida donde podrían prosperar.

Fuente:

https://phys.org/news/2023-06-secrets-mars-simulating-planet-geology.html