Uno de los mayores misterios respecto a Marte es dónde fueron a parar los océanos y la atmósfera que sabemos que tuvo hace unos 3.500 millones de años. Solo unas semanas después de que un estudio localizara en el interior del planeta una gran cantidad de agua que podría proceder de sus antiguos mares, un equipo de geólogos del Instituto de Tecnología de Massachussets (MIT) aporta pruebas de que los restos de aquella antigua atmósfera podrían estar ocultos a simple vista, en la arcilla de su superficie.
El estudio se publica este miércoles en la revista Science Advances y sus autores proponen que el agua podría haberse filtrado a través de ciertos tipos de rocas y desencadenado una lenta serie de reacciones que progresivamente extrajeron dióxido de carbono de la atmósfera y lo convirtieron en metano, una forma de carbono que podría almacenarse durante eones en la superficie arcillosa del planeta. Según sus cálculos, y a partir de la cantidad de este material que se estima que cubre la superficie de Marte, la arcilla del planeta podría contener hasta 1,7 bares de dióxido de carbono, lo que equivaldría a alrededor del 80% de la atmósfera inicial y primitiva del planeta.
Los investigadores utilizaron su conocimiento de las interacciones similares entre rocas y gases que también se producen en la Tierra y lo aplicaron a la forma en que podrían desarrollarse en Marte. Según estos hallazgos, es posible que este carbono marciano secuestrado pueda algún día recuperarse y convertirse en propulsor para alimentar futuras misiones marcianas.
Grandes cantidades de CO2 atmosférico podrían haberse transformado en metano y haber quedado secuestradas en arcillas
“Basándonos en nuestros hallazgos en la Tierra, demostramos que es probable que en Marte se hayan producido procesos similares y que grandes cantidades de CO2 atmosférico podrían haberse transformado en metano y haber quedado secuestradas en arcillas”, afirma Oliver Jagoutz, autor del estudio y profesor de geología en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS) del MIT. “Este metano podría seguir estando presente y tal vez incluso utilizarse como fuente de energía en Marte en el futuro”.
En busca de la atmósfera perdida
El grupo de Jagoutz busca identificar los procesos e interacciones geológicas que impulsan la evolución de la litosfera de la Tierra, la capa exterior dura y quebradiza que incluye la corteza y el manto superior, donde se encuentran las placas tectónicas. En 2023, él y el otro coautor del artículo, Joshua Murray, se centraron en un tipo de mineral arcilloso superficial llamado esmectita, que se sabe que atrapa el carbono de forma muy eficaz. Dentro de un solo grano de esmectita hay una multitud de pliegues, dentro de los cuales el carbono puede permanecer inalterado durante miles de millones de años.
Los autores demostraron que la esmectita en la Tierra probablemente era un producto de la actividad tectónica y que, una vez expuesta a la superficie, los minerales arcillosos actuaron para atraer y almacenar suficiente dióxido de carbono de la atmósfera para enfriar el planeta durante millones de años. Tras informar de sus resultados, Jagoutz miró por casualidad un mapa de la superficie de Marte y se dio cuenta de que gran parte de la superficie de ese planeta estaba cubierta por las mismas arcillas esmectitas.
La pregunta estaba clara: ¿podrían las arcillas haber tenido un efecto similar de retención de carbono en Marte y, de ser así, cuánto carbono podrían contener las arcillas? “Sabemos que este proceso ocurre y está bien documentado en la Tierra. Y estas rocas y arcillas existen en Marte”, dice Jagoutz. “Por eso, queríamos intentar unir los puntos”.
Reacción con el olivino
“En este momento de la historia de Marte, creemos que el CO2 está en todas partes, en cada rincón y grieta, y el agua que se filtra a través de las rocas también está llena de CO2”, asegura Murray en una nota de prensa del MIT. A lo largo de unos mil millones de años, el agua que se filtraba por la corteza habría reaccionado lentamente con el olivino, un mineral rico en una forma reducida de hierro. Las moléculas de oxígeno del agua se habrían unido al hierro, liberando hidrógeno como resultado y formando el hierro oxidado rojo que le da al planeta su color icónico. Este hidrógeno libre se habría combinado luego con el dióxido de carbono del agua para formar metano. A medida que esta reacción avanzaba con el tiempo, el olivino se habría transformado lentamente en otro tipo de roca rica en hierro conocida como serpentina, que luego continuó reaccionando con el agua para formar esmectita.
En este momento de la historia de Marte, creemos que el CO2 está en todas partes, en cada rincón y grieta, y en el agua que se filtra a través de las rocas
“Estas arcillas de esmectita tienen una gran capacidad para almacenar carbono”, afirma Murray. “Por eso, utilizamos los conocimientos existentes sobre cómo se almacenan estos minerales en las arcillas de la Tierra y los extrapolamos para decir: si la superficie marciana tiene tanta arcilla, ¿cuánto metano se puede almacenar en esas arcillas?”. Él y Jagoutz descubrieron que si Marte está cubierto por una capa de esmectita de 1.100 metros de profundidad, esta cantidad de arcilla podría almacenar una enorme cantidad de metano, equivalente a la mayor parte del dióxido de carbono de la atmósfera que se cree que desapareció desde que el planeta se secó.
“Hemos descubierto que las estimaciones de los volúmenes globales de arcilla en Marte son coherentes con la idea de que una fracción significativa del CO2 inicial de Marte está secuestrado en forma de compuestos orgánicos dentro de la corteza rica en arcilla”, afirma Murray. “De alguna manera, la atmósfera faltante de Marte podría estar oculta a simple vista”.
Energía para futuras misiones
José Antonio Rodríguez Manfredi, investigador del Centro de Astrobiología (CAB-INTA-CSIC), cree que este artículo propone una interesante explicación para la pérdida del carbono atmosférico. “Esto fue un factor esencial para la transición de Marte de un clima benigno, cálido y húmedo, al actual árido, frío y seco”, afirma. “Es decir, el artículo sugiere que las interacciones entre el agua y las rocas jugaron un papel fundamental en la evolución de la atmósfera marciana”. Por otro lado, apunta, este resultado parece indicar que el metano producido y almacenado en las arcillas podrían servir como una fuente de energía “local” para futuras misiones a Marte. “Esto sería algo muy relevante para la exploración a largo plazo, de cara a la propulsión de cohetes y otros vehículos de superficie, y sistemas de generación de energía”.
Para el geólogo y divulgador Nahúm M. Chazarra, la propuesta del artículo sobre un mecanismo de captura del CO2 atmosférico a través de la interacción química entre el agua y las rocas no sería nada descabellada y ayudaría a resolver parte del misterio sobre el destino de la atmósfera de Marte. Pero, además, también permite plantear algunas cuestiones útiles para la exploración del planeta en el futuro, asegura. “El metano atrapado en las rocas podría ser usado como una fuente de energía para las futuras misiones a Marte y quizá para terraformar Marte, ya que es un potente gas de efecto invernadero”. Y de rebote, añade, estas tecnologías podrían ayudarnos a capturar el dióxido de carbono atmosférico aquí en la Tierra, que es lo más urgente.
“Este estudio no solo arroja luz sobre la evolución climática de Marte, sino que también nos permite comprender mejor los procesos que podrían haber afectado a otros planetas rocosos en sus primeras etapas de formación”, asegura Jorge Pla-García, investigador en ciencias planetarias del CAB-INTA-CSIC. Por otro lado, plantea, es fascinante pensar que la misma reacción que contribuyó a la pérdida de dióxido de carbono en la atmósfera de Marte podría ser una clave energética para la exploración humana del planeta rojo. “Aunque en la Tierra la extracción de metano requiere altas concentraciones para ser económicamente viable, en Marte, donde los recursos son escasos, incluso pequeñas cantidades podrían ser de gran valor. Este escenario podría cambiar la viabilidad de las misiones tripuladas, haciendo de la minería de carbono orgánico un componente crucial en la exploración espacial futura”.