¿Por qué se filtra metano en Marte? Los científicos de la NASA tienen nuevas ideas

A artículo reciente puede ayudar a explicar por qué un laboratorio de química portátil en el rover Curiosity de la NASA ha olfateado continuamente rastros de gas cerca de la superficie del cráter Gale.

La revelación más sorprendente del Curiosity Mars Rover de la NASA (que el metano se está filtrando desde la superficie del cráter Gale) tiene a los científicos rascándose la cabeza.

Los seres vivos producen la mayor parte del metano de la Tierra. Pero los científicos no han encontrado signos convincentes de vida actual o antigua en Marte y, por lo tanto, no esperaban encontrar metano allí. Sin embargo, el laboratorio de química portátil a bordo del Curiosity, conocido como SAM, o Análisis de Muestras en Marte, ha detectado continuamente rastros de gas cerca de la superficie del cráter Gale, el único lugar de la superficie de Marte donde se ha detectado metano hasta ahora. Los científicos suponen que su fuente probable son mecanismos geológicos que involucran agua y rocas a gran profundidad.

Si esa fuera toda la historia, las cosas serían fáciles. Sin embargo, SAM ha descubierto que el metano se comporta de formas inesperadas en el cráter Gale. Aparece por la noche y desaparece durante el día. Fluctúa estacionalmente y a veces alcanza niveles 40 veces superiores a lo habitual. Sorprendentemente, el metano tampoco se acumula en la atmósfera: el ExoMars Trace Gas Orbiter de la ESA (la Agencia Espacial Europea), enviado a Marte específicamente para estudiar el gas en la atmósfera, no ha detectado metano.

“Es una historia con muchos giros argumentales”, dijo Ashwin Vasavada, científico del proyecto Curiosity en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, que dirige la misión Curiosity.

El metano mantiene a los científicos de Marte ocupados con trabajos de laboratorio y proyectos de modelado por computadora que apuntan a explicar por qué el gas se comporta de manera extraña y solo se detecta en el cráter Gale. Un grupo de investigación de la NASA compartió recientemente una propuesta interesante.

Esta imagen es de una muestra de “suelo” marciano simulado después de ser retirada de la cámara de simulación de Marte. La superficie se sella con una costra sólida de sal. Alexander Pavlov y su equipo descubrieron que se formaba un sello después de que una muestra pasara de tres a 13 días en condiciones similares a las de Marte, y sólo si tenía una concentración de sal de perclorato del 5% al ​​10%. El color es más claro en el centro donde se rayó la muestra con una púa de metal. El color claro indica un suelo más seco debajo de la capa superior, que absorbió la humedad del aire tan pronto como se retiró la muestra de la cámara de simulación, volviéndose marrón. Crédito: NASA/Alexander Pavlov

En un artículo publicado en marzo en el Journal of Geophysical Research: Planets, el grupo sugirió que el metano, sin importar cómo se produzca, podría sellarse bajo sal solidificada que podría formarse en el regolito marciano, que es un “suelo” hecho de roca rota y polvo. . Cuando la temperatura aumenta durante las estaciones o horas más cálidas del día, debilitando el sello, el metano podría filtrarse.

Dirigidos por Alexander Pavlov, científico planetario del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, los investigadores sugieren que el gas también puede estallar en bocanadas cuando los sellos se rompen bajo la presión de, por ejemplo, un vehículo del tamaño de un pequeño SUV que pasa sobre él. . La hipótesis del equipo puede ayudar a explicar por qué se detecta metano sólo en el cráter Gale, dijo Pavlov, dado que es uno de los dos lugares de Marte donde un robot recorre y perfora la superficie. (El otro es el cráter Jezero, donde está trabajando el rover Perseverance de la NASA, aunque ese rover no tiene un instrumento de detección de metano).

Esta es una muestra de regolito marciano simulado, que es “suelo” hecho de roca rota y polvo. Es una de las cinco muestras a las que los científicos les infundieron concentraciones variables de una sal llamada perclorato que está muy extendida en Marte. Expusieron cada muestra a condiciones similares a las de Marte en la cámara de simulación de Marte en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Los grumos quebradizos en la muestra anterior muestran que no se formó un sello de sal en esta muestra porque la concentración de sal era demasiado baja. Crédito: NASA/Alexander Pavlov Esta imagen es de otra muestra de “suelo” marciano simulado después de haber sido retirada de la cámara de simulación de Marte. Crédito: NASA/Alexander Pavlov

Pavlov remonta el origen de esta hipótesis a un experimento no relacionado que dirigió en 2017, que implicó el cultivo de microorganismos en un permafrost (suelo congelado) marciano simulado infundido con sal, como lo es gran parte del permafrost marciano.

Pavlov y sus colegas probaron si las bacterias conocidas como halófilas, que viven en lagos de agua salada y otros ambientes ricos en sal en la Tierra, podrían prosperar en condiciones similares en Marte.

Los resultados del crecimiento de microbios no fueron concluyentes, dijo, pero los investigadores notaron algo inesperado: la capa superior del suelo formó una costra de sal a medida que el hielo salado se sublimaba, pasando de sólido a gas y dejando atrás la sal.

“No pensamos mucho en eso en este momento”, dijo Pavlov, pero recordó la corteza del suelo en 2019, cuando el espectrómetro láser sintonizable de SAM detectó una explosión de metano que nadie podía explicar.

“Fue entonces cuando me vino a la mente”, dijo Pavlov. Y fue entonces cuando él y un equipo comenzaron a probar las condiciones que podían formar y romper sellos de sal endurecidos.

El equipo de Pavlov probó cinco muestras de permafrost con concentraciones variables de una sal llamada perclorato que está muy extendida en Marte. (Es probable que hoy en día no haya permafrost en el cráter Gale, pero los sellos podrían haberse formado hace mucho tiempo, cuando Gale era más frío y helado). Los científicos expusieron cada muestra a diferentes temperaturas y presión del aire dentro de una cámara de simulación de Marte en el Goddard de la NASA.

(a) Cámara de simulación de Marte, (b) un primer plano de la muestra en el portamuestras de la cámara, (c) diagrama de bloques de toda la configuración. La cámara podría alcanzar temperaturas inferiores a -100 °C y presiones de hasta 0,1 mbar. — Planetas JGR

Periódicamente, el equipo de Pavlov inyectó neón, un análogo del metano, debajo de la muestra de suelo y midió la presión del gas debajo y encima. Una presión más alta debajo de la muestra implicaba que el gas estaba atrapado. Al final, en condiciones similares a las de Marte, se formó un sello en un plazo de tres a 13 días sólo en muestras con una concentración de perclorato del 5% al ​​10%.

Esa es una concentración de sal mucho más alta que la que Curiosity ha medido en el cráter Gale. Pero el regolito allí es rico en un tipo diferente de minerales salinos llamados sulfatos, que el equipo de Pavlov quiere probar a continuación para ver si también pueden formar sellos.

Esquema del perfil lateral del portamuestras con una muestra típica en su interior.– Planetas JGR

Mejorar nuestra comprensión de los procesos de generación y destrucción de metano en Marte es una recomendación clave de la Revisión Senior de la Misión Planetaria de la NASA de 2022, y el trabajo teórico como el de Pavlov es fundamental para este esfuerzo. Sin embargo, los científicos dicen que también necesitan mediciones de metano más consistentes.

SAM busca metano sólo varias veces al año porque, por lo demás, está ocupado haciendo su trabajo principal de perforar muestras de la superficie y analizar su composición química.

“Los experimentos con metano requieren muchos recursos, por lo que tenemos que ser muy estratégicos cuando decidimos realizarlos”, dijo Charles Malespin de Goddard, investigador principal de SAM.

Sin embargo, para probar con qué frecuencia aumentan los niveles de metano, por ejemplo, se requeriría una nueva generación de instrumentos de superficie que midan el metano continuamente desde muchos lugares de Marte, dicen los científicos.

“Parte del trabajo con metano tendrá que dejarse a futuras naves espaciales de superficie que estén más centradas en responder estas preguntas específicas”, dijo Vasavada.

Formación y estabilidad de focas de suelo salado en condiciones similares a las de Marte. Implicaciones para la variabilidad del metano en Marte, planetas JGR (acceso abierto)

Más sobre la misión

Curiosity fue construido por JPL, administrado por Caltech en Pasadena, California. JPL lidera la misión en nombre de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington.

Para obtener más información sobre Curiosity, visite: https://mars.nasa.gov/msl

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