Ahora no hay agua en la superficie de Marte, pero hace mucho tiempo si la hubo. Si le preguntas a la mayoría de las personas interesadas en Marte, te dirán que la que queda está bajo tierra y probablemente congelada.

Pero alguna evidencia previa muestra que hay un lago de agua líquida debajo de los Depósitos en capas del Polo Sur (SPLD) del planeta. Otras evidencias lo refutan. Entonces, ¿qué está pasando?

¿Hay un lago debajo del casquete polar sur de Marte? Dos nuevos estudios publicados simultáneamente abordaron la pregunta, y cada uno llegó a una respuesta diferente. Uno confirma el lago líquido; otro lo refuta. ¿Qué piensa la gente de esto?

Puede parecer que los científicos no saben lo que están haciendo, pero es todo lo contrario. Este ir y venir es el método científico que se desarrolla en tiempo real.

Estamos acostumbrados a respuestas simples de sí o no, pero las cosas no son así. Todos sabemos que la Tierra es redonda, ¿verdad? Pero no siempre fue así. Todos tenían la misma evidencia, pero se necesitaron muchas discusiones y argumentos antes de que la gente estableciera que la Tierra es una esfera. E incluso eso no es exactamente correcto: la Tierra es un esferoide achatado.

Las cosas no siempre son sencillas y la naturaleza oculta la verdad.

“Realmente me gustaría saber si las salmueras existen o no bajo el SPLD, ¡pero la incertidumbre gobierna el día!”

Dr. David Stillman, geofísico, Instituto de Investigación del Suroeste.

La pregunta sobre los lagos subterráneos de Marte es desconcertante porque no podemos ir allí y mirar. Tenemos que confiar en los orbitadores con sensores remotos para recopilar pruebas. Y esos datos hay que interpretarlos. La interpretación es donde se pone difícil.

En 2018, los datos de radar de la nave espacial Mars Express de la ESA insinuaron un lago subterráneo debajo del hielo cerca del polo sur de Marte. Un equipo de investigadores italianos informó sobre el descubrimiento en la revista Science. Los datos mostraron una zona subterránea reflectante de 20 km (12,5 millas) de largo, y los científicos concluyeron que se trataba de agua, o más exactamente, de salmuera.

Los datos de radar recopilados por Mars Express de la ESA apuntan a un estanque de agua líquida enterrado bajo capas de hielo y polvo en la región polar sur de Marte. Créditos: ESA

El supuesto lago está enterrado a unos 1,5 km por debajo de la superficie y es salobre, lo que lo hace resistente a la congelación. Es similar a los lagos que se encuentran en el norte de Canadá, y la NASA encontró previamente las sales necesarias en Marte que podrían evitar que el lago se congele. Así que había razones para creer que los hallazgos eran plausibles.

El descubrimiento provocó cierto escepticismo. Jeffrey Plaut, un científico planetario del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, dijo: «Todavía no es tan fácil». Hace falta más pruebas que lo apoyen.

Luego, en 2020, otro estudio confirmó la presencia del lago y encontró lagos adicionales. O lo que interpretaron como lagos. Eran superficies reflectantes más enterradas. Este estudio generó más entusiasmo, no solo porque había lagos, sino porque ellos, o algo parecido en Marte, podría albergar vida simple.

Luego, un estudio de 2021 mostró que las superficies reflectantes podrían ser arcillas. El ir y venir científico estaba en pleno apogeo. ¿Dónde está ahora el problema?

Dos nuevos estudios publicados con solo unos días de diferencia llegan a conclusiones separadas. ¿Alguno de ellos llevará este problema a un final satisfactorio?

Una nueva carta de investigación publicada en la revista Earth and Planetary Science Letters dice que el descubrimiento original de 2018 de agua líquida bajo el polo sur de Marte aún podría ser correcto. Su título es “Assessing the role of clay and salts on the origin of MARSIS basal bright reflections”. La primera autora es Elisabetta Mattei del Departamento de Matemáticas y Física de la Universidad Roma Tre. Mattei y los coautores también fueron autores del artículo original de 2018 que muestra la presencia de agua líquida debajo de la región polar sur de Marte. Esta carta es una respuesta científica a otros hallazgos publicados contra su descubrimiento inicial de un lago subterráneo.

El problema se reduce a la reflectividad detectada por un instrumento en el orbitador Mars Express. El dispositivo es MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding). Mide la composición del subsuelo de Marte y busca agua congelada. En pocas palabras, el agua líquida y el agua congelada devuelven señales diferentes; El agua líquida es más reflectante que el agua congelada.

An artist's illustration of the Mars Express Orbiter above Mars. Image Credit: Spacecraft: ESA/ATG medialab; Mars: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO
Ilustración de un artista del Mars Express Orbiter sobre Marte. Créditos de la imagen: Nave espacial: ESA/ATG medialab; Marte: ESA/DLR/FU Berlín, CC BY-SA 3.0 IGO

Los datos de MARSIS son la base del documento de 2018 que anuncia la presencia de agua líquida enterrada. También es la base de los artículos que llegan a diferentes explicaciones para la reflectividad medida. Los datos no están en duda, solo las interpretaciones y otras investigaciones científicas en torno a los datos.

La investigación que concluye que no hay agua líquida dice que otras cosas causan la reflectividad.

Nathaniel Putzig es un científico senior del Instituto de Ciencias Planetarias. Putzig es uno de los autores de un artículo que presenta otras explicaciones de la reflectividad en los datos MARSIS. En un comunicado de prensa, Putzig dijo: “No es necesario tener agua líquida en la base del casquete polar para explicar los resultados de las observaciones MARSIS. Las alternativas incluyen arcillas, algunos minerales metálicos y hielo salado”.

Pero la nueva carta de investigación no está de acuerdo. Los autores reconocen las contra-explicaciones de la señal MARSIS, pero ofrecen contra-contra-explicaciones. Descuentan arcillas, minerales metálicos y hielo salado como explicaciones. “Al combinar datos publicados anteriormente, simulaciones y nuevas mediciones de laboratorio, demostramos que las propiedades dieléctricas de estos materiales no generan reflejos basales fuertes en las frecuencias MARSIS y las temperaturas marcianas”, escriben. “Solo las salmueras pueden generar un contraste dieléctrico tan alto a una temperatura basal baja”, agregan.

La nueva carta de investigación que favorece el agua se basa en parte en experimentos de laboratorio realizados por un científico del Southwest Research Institute (SwRI). El geofísico David Stillman, coautor de la nueva carta de investigación, realizó experimentos de laboratorio con mezclas de hielo y salmuera a bajas temperaturas. .

«De hecho, existen lagos de agua líquida debajo de los glaciares en las regiones ártica y antártica, por lo que tenemos análogos terrestres para encontrar agua líquida debajo del hielo», dijo Stillman, especialista en detectar agua en cualquier formato (líquida, hielo o absorbida) en cuerpos planetarios. . “Las sales exóticas que sabemos que existen en Marte tienen increíbles propiedades anticongelantes que permiten que las salmueras permanezcan líquidas hasta -103 grados Fahrenheit. Estudiamos estas sales en nuestro laboratorio para comprender cómo responderían al radar”.

“La investigación mostró que no tenemos que tener lagos de salmueras de perclorato y cloruro, pero que estas salmueras podrían existir entre los granos de hielo o sedimentos y son suficientes para exhibir una fuerte respuesta dieléctrica. Esto es similar a cómo el agua de mar satura los granos de arena en la costa o cómo el sabor impregna un granizado pero a -103 grados Fahrenheit por debajo de una milla de hielo cerca del Polo Sur de Marte”, dijo Stillman.

La temperatura es un factor crítico en este problema. No sabemos cuál es la temperatura a un kilómetro y medio por debajo de la superficie marciana. Es demasiado bajo para agua líquida, pero puede permanecer líquido a temperaturas más bajas si el agua es salada. La temperatura también afecta la permitividad de diferentes materiales y los datos que recopila MARSIS.

This figure from the study shows the effect that temperature can have on the permittivity of different clays on Mars. Image Credit: Stillman et al. 2022.
Esta figura del estudio muestra el efecto que la temperatura puede tener sobre la permitividad de diferentes arcillas en Marte. Créditos de la imagen: Stillman et al. 2022.

El documento es un examen detallado de los diferentes tipos de arcillas en Marte y cómo aparecen diferentes en los datos MARSIS a diferentes temperaturas. “La temperatura tiene un efecto dominante en las propiedades dieléctricas de la arcilla y los sedimentos de arcilla”, escriben los autores. “El efecto drástico de la temperatura en el comportamiento dieléctrico de las arcillas se confirma con nuestro conjunto de mediciones realizadas en sedimentos de arcilla con diferente contenido de agua, contenido de arcilla y diferente mineralogía. Las temperaturas muy bajas, como las que comúnmente se infieren en la base del SPLD (~200 K), son totalmente inconsistentes con la hipótesis de que los sedimentos de arcilla pueden generar un contraste dieléctrico con el SPLD lo suficientemente grande como para obtener ecos basales brillantes”.

“Nuestras mediciones dieléctricas en salmueras de Mg(ClO4)2 y CaCl2 en condiciones subglaciales marcianas descartan también el hielo salado como la causa de los reflejos brillantes de MARSIS”, escriben en la conclusión de su artículo.

En algunos de los experimentos de laboratorio, el Dr. Stillman sometió muestras de arcilla a temperaturas extremadamente bajas. “Por ejemplo, la muestra de Mg(ClO4)2 (perclorato de magnesio) 100 mM se mantuvo a 193 K durante 72 horas y nunca se congeló por completo, hasta que la temperatura se redujo a 188 K”, dice el documento.

El Dr. Stillman habló sobre el problema de la temperatura con Universe Today.

“La temperatura detrás del SPLD es crítica. Nuestra comprensión de esta temperatura es pobre”, dijo Stillman. “El documento de al que hacemos referencia es una suposición de límite inferior que supone que el SPLD es una sola pieza de hielo casi puro. Es probable que no sea una sola capa de hielo, sino mucho más compleja”.

Los científicos tampoco saben cuán conductivo es el SPLD, lo que afecta la incertidumbre de la temperatura.

El Dr. Stillman de SwRI estudió las propiedades anticongelantes de las sales exóticas que existen en Marte, lo que podría permitir que las salmueras permanezcan líquidas hasta -103 grados Fahrenheit. Los estudios muestran cómo una milla por debajo del casquete polar sur marciano, las salmueras entre los granos de hielo o sedimentos podrían producir los fuertes reflejos detectados por el instrumento de radar a bordo del orbitador Mars Express de la ESA. Créditos de la imagen: NASA/JPL-Caltech/USGS/SwRI

Entonces, ¿hay lagos debajo del polo sur de Marte? Aún no lo sabemos. Si hay algo allí, podría ser más aguanieve que un lago, y podría no ser nada parecido a los lagos enterrados en la Tierra.

Este ir y venir muestra el poder del método científico. Nadie dice que los datos son incorrectos; simplemente están interactuando con la evidencia y llegando a diferentes conclusiones.

“Así es como funciona el método científico. Es frustrante ver artículos que salieron con una semana de diferencia llegando a conclusiones muy diferentes”, dijo Stillman. (El Dr. Stillman se refiere a un artículo dirigido por Cyril Grima, un científico planetario del Instituto de Geofísica de la Universidad de Texas. Universe Today cubrirá ese artículo en un artículo separado).

El COVID también juega un papel. En tiempos más normales, los científicos discutirían temas como este en conferencias y compartirían ideas y líneas de investigación. Si bien las discusiones cara a cara en las conferencias no garantizan el consenso, son parte del proceso científico.

“Creo que algo de esto se debe a la interacción mucho menor de los grupos científicos debido a la falta de conferencias en persona debido al COVID”, dijo Stillman. “Esto también ocurre porque diferentes grupos científicos hacen suposiciones diferentes”, dijo Stillman, refiriéndose a las estimaciones de la temperatura subterránea.

“Honestamente, no sé qué suposiciones son correctas porque estamos estudiando un planeta muy lejano con datos muy limitados”.

Esta discusión continuará por un tiempo y necesitamos mejores datos antes de que haya un acuerdo generalizado. Es frustrante para los investigadores y para el resto de nosotros interesados ​​en Marte, el agua, la habitabilidad y la multitud de cuestiones que van de la mano con el agua marciana.

Pero también es una mirada fascinante al método científico que se desarrolla según lo previsto.

“Realmente me gustaría saber si las salmueras existen o no por debajo del SPLD, ¡pero la incertidumbre gobierna el día! Sigo pensando que las salmueras parcialmente saturadas son la respuesta más correcta, pero no puedo estar seguro”, dijo Stillman. “Espero debatir esto en la literatura y en conferencias en persona. Quiero decir, ¡esto es lo que hace que la ciencia sea divertida!”.

Artículo con fines divulgativos basado en el artículo original en Inglés.
Créditos: Evan Gough, Universe Today
Salvo indicación contraria este trabajo está licenciado por el autor bajo la licencia International Creative Commons Attribution 4.0

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