Un misterioso pico de oxígeno observado en Marte desconcierta a los científicos

Tras más de seis años olfateando el aire enrarecido y gélido del planeta rojo, un róver de la NASA ha hecho un descubrimiento asombroso: hay más oxígeno gaseoso en la atmósfera marciana del que esperaban los científicos y se comporta de forma extraña.

En la primavera y el verano marcianos, los niveles de oxígeno del planeta rojo repuntan hasta 400 partes por millón más o un 30 por ciento por encima de lo que esperaban los investigadores basándose en el comportamiento de otros gases de la atmósfera del planeta. El pico de oxígeno parece estar correlacionado con otro misterio gaseoso de Marte: los vaivenes estacionales del metano atmosférico.

«¡Marte nos ha vuelto a engañar!», afirma Sushil Atreya, científico planetario de la Universidad de Míchigan que forma parte del equipo que informó de los curiosos resultados del oxígeno en el Journal of Geophysical Research: Planets.

Aunque resulta tentador pensar en la fotosíntesis cuando sabemos que hay oxígeno en la atmósfera de un planeta, hay procesos no vivos que generan oxígeno en Marte, por lo que estos hallazgos no son necesariamente evidencias de vida. Los resultados ponen de manifiesto los vacíos que existen en nuestra comprensión de la química superficial del planeta rojo, vacíos que debemos llenar si queremos buscar pruebas directas de marcianos pasados o presentes.

El próximo verano, cuatro países lanzarán misiones a Marte para avanzar esa meta, entre ellas el róver Mars 2020 de la NASA, que recopilará muestras para devolverlas a la Tierra. La Unión Europea y Rusia también se han asociado en la misión ExoMars, que incluye el róver Rosalind Franklin. El explorador robótico perforará a casi dos metros de profundidad y analizará la química interna del planeta rojo mejor que nunca.

«Con un nuevo sistema planetario, [la vida] debe ser la explicación a la que recurramos en último lugar. Debemos entender por completo cómo funciona Marte como sistema», afirma Melissa Trainer, autora principal del estudio y científica planetaria del Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA.

Gases que se comportan mal

Gran parte de la información que tenemos de la atmósfera de Marte procede de las mediciones tomadas por telescopios terrestres u orbitadores marcianos, que pueden buscar señales químicas para revelar la composición global, incluidos los niveles de oxígeno. Los científicos ya sabían que este oxígeno puede proceder de medios no biológicos.

Cuando la luz ultravioleta del sol entra en contacto con el dióxido de carbono y el vapor de agua de la atmósfera de Marte, divide dichas moléculas en sus componentes, generando oxígeno molecular u O₂. En última instancia, este O₂ sufre otra serie de reacciones químicas y forma CO₂, completando el ciclo. Entretanto, una molécula individual de O₂ puede quedarse en la atmósfera marciana durante al menos 10 años y quizá varias décadas. Este O₂ formado por la luz solar representa aproximadamente un 0,13 por ciento de la atmósfera moderna del planeta rojo.

Debido a su estabilidad a largo plazo, los investigadores pensaban que el oxígeno marciano se comportaría como un gas no reactivo, yendo y viniendo como el argón y el nitrógeno, que son gases inertes. Pero debido al polvo oscuro y a otros factores, los telescopios no pueden obtener datos fiables del aire justo sobre la superficie marciana. Ahí es donde entra en róver Curiosity, que lleva recorriendo el terreno marciano desde 2012 y cuyo conjunto de datos del aire local es el más minucioso recopilado hasta la fecha.

«Se trata de un conjunto de mediciones sin precedentes», afirma Trainer.

Las mediciones del Curiosity revelaron que el oxígeno de Marte no se comporta tan bien al fin y al cabo. Los niveles de O₂ no solo repuntan cada año marciano, sino que esos mismos picos son irregulares de un año al siguiente.

«Cuando lo observamos por primera vez, me pareció extrañísimo», afirma Atreya.

Es más, el pico de oxígeno parece extrañamente similar al pico estacional de metano, un gas residual en la atmósfera marciana que en la Tierra se suele asociar con la vida. Las concentraciones de ambos gases disminuyen en otoño e invierno y aumentan en primavera y verano, pero con algunas diferencias importantes. El oxígeno empieza a ascender antes que el metano en el año marciano y, a diferencia de los picos irregulares de oxígeno, los picos de metano de Marte son constantes de un año a otro.

«Es una parte nueva del misterio. Nos parece muy intrigante y nos interesa mucho averiguar si existe una correlación real entre ambos. Es posible que ambos tengan una fuente en la superficie, [pero] no está claro que tengan la misma fuente», afirma Trainer.

Sin sospechosos, por ahora

Por ahora, no hay ningún sospechoso obvio de la causa del pico de oxígeno. El proceso habitual provocado por la luz solar que genera el O₂ marciano no ocurre lo bastante deprisa como para justificar un repunte tan rápido. Por eso Trainer y sus colegas se han concentrado en la superficie del planeta rojo, donde hay muchas sustancias químicas que contienen oxígeno.

Un sospechoso posible son los percloratos, sales estables y tóxicas presentes en el suelo marciano. En principio, la radiación cósmica que se estrella contra el planeta rojo podría descomponer los percloratos en compuestos más reactivos que, a su vez, podrían liberar O₂. Pero los investigadores afirman que este proceso ocurre a una millonésima de la velocidad necesaria para explicar el pico anual.

Otra posibilidad es el peróxido de hidrógeno, el pariente inestable del agua empleado como antiséptico en la Tierra. El peróxido de hidrógeno gaseoso también se produce continuamente cuando la luz solar descompone el dióxido de carbono y el vapor de agua, y representa una pequeña proporción de la atmósfera marciana. Los modelos químicos sugieren que este peróxido de hidrógeno puede difundirse por el suelo marciano y fijarse a partículas a hasta tres metros de profundidad, formando una especie de depósito de oxígeno subterráneo.

Pero incluso en el mejor de los casos, asumiendo que el peróxido de hidrógeno pueda permanecer en el suelo durante 10 millones de años, el equipo de Trainer afirma que este proceso solo explicaría una décima parte de las moléculas de oxígeno necesarias para justificar el pico.

El equipo también reexaminó los resultados de los aterrizadores Viking de los años 70, que determinaron que humedecer el suelo marciano hacía que liberara una cantidad sorprendente de oxígeno gaseoso. Pero Trainer y sus colegas no creen que esto tenga un vínculo directo con sus observaciones. El experimento de Viking se llevó a cabo a 10 grados Celsius, una temperatura mucho más alta que la temperatura media en superficie de Marte. El hecho de que el suelo marciano pueda liberar oxígeno de repente no explicaría la aparición del pico de oxígeno año tras año sin un método obvio de reabastecimiento.

«[Viking] no nos ofrece un sospechoso; supongo que es otro delito», afirma Timothy McConnochie, coautor del estudio e investigador posdoctoral de la Universidad de Maryland.

Suelo exótico

Trainer y sus colegas siguen pensando en respuestas posibles. A Atreya, por ejemplo, le interesa mucho centrarse en cómo las partículas de altas energías que circulan por la galaxia podrían desencadenar reacciones químicas en los primeros centímetros de suelo marciano. Bethany Ehlmann, científica planetaria de Caltech que no participó en el estudio, indica que los suelos marcianos son más reactivos que el sustrato de la Tierra.

«Aún no comprendemos al cien por cien la composición del suelo marciano; queda muy claro que es bastante exótico respecto a la Tierra en términos de abundancia de minerales con hierro y minerales con azufre. Parecen tener propiedades interesantes», afirma.

Las misiones futuras podrían ser de gran ayuda, sobre todo si pueden tomar más lecturas atmosféricas. Debido a las muchas demandas científicas del Curiosity, el equipo de Trainer solo obtuvo 19 puntos de datos de las estaciones marcianas. Aunque con esto pueden hacerse una idea del patrón a largo plazo, no pueden observar cambios a corto plazo. ¿Qué descubrirían los investigadores si pudieran obtener lecturas diarias o incluso horarias del oxígeno y el metano en Marte?

«Sería muchísimo más útil, sería increíble», afirma Germán Martínez, coautor del estudio y científico en plantilla del Instituto Lunar y Planetario.

Con cada nuevo estudio, los científicos se hacen una idea mejor de qué reacciones inertes contribuyen al suministro de aire marciano, lo que los preparará para trazar la línea que separa la geología y la biología.

«En la Tierra, todos esos procesos llevan sobreimpresos los efectos de nuestra biosfera», afirma Trainer. «Al visitar Marte, nos sorprende el comportamiento del oxígeno. Eso nos indica que ocurre mucho más, que queda mucho más por indagar».

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com