Las vicisitudes del cosmos

Cosmos marcó a una generación, y creo no equivocarme al decir que varios colegas, yo incluido, nos adentramos en la astronomía profesional gracias a Cosmos. La serie consta de 13 episodios, uno de ellos dedicado a Marte. En dicho capítulo, se relata el interés por el planeta desde fines del siglo XIX, cuando las observaciones del astrónomo Giovanni Schiaparelli daban cuenta de rasgos en su superficie en forma de canales naturales, las que fueron mal traducidas a la idea de que su origen era más bien artificial. Así nacen los marcianos, la “Guerra de los Mundos” de H. G. Wells, y la fuente de inspiración para astrónomos aficionados como Percival Lowell o el profesor Robert Goddard. Cuando la tecnología lo permitió, los primeros emisarios robóticos de la Tierra llegaron hasta allá, entregándonos las primeras imágenes e información física del planeta Marte.

Hoy en día se sabe mucho más que entonces gracias a las diferentes misiones espaciales de la NASA y otras naciones, que están explorando como nunca antes los suelos desérticos del planeta rojo. Hasta un helicóptero está haciendo vuelos casi rutinarios en aquella atmósfera tan tenue: un tremendo logro del ingenio humano. Los resultados de misiones sucesivas siguen indicando que Marte, en la actualidad, es un mundo carente de vida. Sin embargo, esa imagen pudo ser muy distinta hace algo más de 4.000 millones de años atrás. La evidencia acumulada de las observaciones realizadas por los diferentes vehículos que han recorrido la superficie del planeta, o tomado imágenes desde la órbita indica que Marte, alguna vez, tuvo agua líquida como la Tierra. Incluso pudo haber tenido una atmósfera con gases de efecto invernadero, incluido el dióxido de carbono. ¿Y qué pasó entonces?

Marte, al ser más pequeño que la Tierra, se enfrió más rápido. Esto trajo consigo la desaparición de su campo magnético al solidificarse su interior. En el caso de la Tierra, el campo magnético se debe —por efecto dínamo— al movimiento de la materia ionizada y semi-líquida cerca de su núcleo. El campo magnético de un planeta es su escudo protector contra el viento solar, un flujo de partículas cargadas de alta energía que provienen del Sol. Sin un campo magnético, Marte quedó completamente expuesto a la radiación y al viento solar, lo que hizo desaparecer la atmósfera inicial del planeta. Sin una atmósfera, es imposible generar la presión necesaria para mantener agua líquida en la superficie, por lo que los posibles océanos y lagos marcianos se evaporaron, y el agua quedó atrapada en forma de hielo en algunos lugares como los polos y cráteres profundos, al igual que en el subsuelo. Este cambio dramático pudo haberse dado en apenas 100 millones de años.

Marte pudo haber sido muy parecido a la Tierra en un comienzo. La evidencia fósil en la Tierra da cuenta de las formas primitivas de seres vivos en nuestro planeta, registrada en sedimentos terrestres y marinos. Cerca de un 10% de las rocas sedimentarias en la Tierra están hechas de caliza, cuyo componente principal es el carbonato de calcio. Un compuesto esencial para la formación de rocas carbonatadas es el dióxido de carbono en la atmósfera. Dicho gas se combina con el agua en los océanos y otros minerales presentes hasta ser depositado en el fondo marino, donde se forman las rocas sedimentarias. Así la atmósfera terrestre se “limpia” de dióxido de carbono. Puesto que la atmósfera de Marte pudo en el pasado haber tenido abundante dióxido de carbono como la Tierra, resulta esperable encontrar caliza u otras rocas carbonatadas en su superficie. Sin embargo, a la fecha, y de forma inesperada, se ha encontrado muy poco de este tipo de material. Lo que sí se ha encontrado han sido minerales ricos en azufre. ¿Pero qué significa esto?

En la Tierra primitiva, el dióxido de carbono en la atmósfera se combinó con el agua en los océanos para formar ácido carbónico, el que permitió la absorción de carbono y la formación de sedimentos de piedra caliza. Sin embargo, el azufre cambia el resultado de forma dramática. Si Marte tuvo una atmósfera compuesta no tan sólo por dióxido de carbono, sino que también por dióxido de azufre, este último, al combinarse con el agua en los océanos marcianos, pudo formar ácido sulfúrico produciendo así el proceso inverso: el ácido sulfúrico extrajo el carbono del fondo oceánico, liberándolo en el agua y dejando en su lugar depósitos ricos en azufre. Al evaporarse el agua, Marte quedó con una atmósfera rica en dióxido de carbono y una superficie con abundantes compuestos de azufre, lo que nos han mostrado las misiones que hasta allá han llegado. Debido a su mayor peso molecular, resulta más difícil elevar la velocidad de las moléculas de dióxido de carbono por sobre la velocidad de escape de Marte, lo que explica la abundancia atmosférica observada de esta molécula.

Así, la existencia de dióxido de azufre en la atmósfera primigenia de Marte, junto al reducido tamaño del planeta, pueden explicar su historia dramáticamente diferente a la de la Tierra. Si realmente hubo tiempo para el desarrollo de vida submarina en Marte o no, aún no lo sabemos. Lo que sí sabemos es que la observación de dióxido de azufre en la atmósfera del exoplaneta WASP-39b, realizada por el telescopio espacial James Webb, indica claramente que una atmósfera marciana rica en dióxido de azufre es factible. El estudio de exoplanetas y la formación de sistemas planetarios es parte de las investigaciones realizadas por los astrónomos del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA) en su versión 2.0, que justamente cumple un año más el 9 de noviembre (¡Qué coincidencia!). Vaya pues un gran saludo a todo el CATA que desde Chile contribuye a la exploración y comprensión del cosmos.