El extraño caso del metano marciano

Una y otra vez, el metano de la atmósfera marciana se destruye y se renueva.

Hace pocos días, el Dr. Gerónimo Villanueva (Universidad Católica) declaró enfáticamente que “hemos descubierto metano… y ahora no solamente podemos medirlo, sino también saber de dónde proviene y cuándo ha sido liberado”.

Ciertamente, eso no es noticia. El gas ya había sido detectado en 1999, en 2001 y en 2003. Sin embargo, el metano no debería existir en la tenue atmósfera del planeta rojo. En efecto, la luz ultravioleta que lo baña lo destruye fácilmente, por lo que su presencia debe ser explicada.

Visualización de un penacho de metano en la atmósfera de Marte, durante la estación veraniega septentrional. Los colores indican la concentración del metano, desde el violeta (0 partes por mil millones) hasta el rojo (30 partes por mil millones). © Trent Schindler/NASA

El caso es que ocasionalmente desde la superficie surgen cantidades importantes del gas, y tanto los telescopios con base en tierra como la nave europea Mars Express han observado esas emanaciones varias veces en el pasado.

La novedad es que Michael Mumma del Centro de Vuelo Goddard de Vuelo Espacial de la NASA, el mencionado Gerónimo Villanueva y otros han re-analizado los datos espectroscópicos de 2003 con una nueva técnica que es más sensible a la firma del metano, y al hacerlo descubrieron que había algunos grandes penachos de metano concentrado flotando sobre el hemisferio norte del planeta. Por lo tanto, es la primera vez que el metano de Marte se detecta en forma definitiva, incluyendo mapas que revelan los lugares en que fue liberado.

Según Michael Meyers, científico principal del Programa Marte: “Marte está activo, pero no sabemos si por causas biológicas, o geológicas, o ambas”.

El equipo investigó cuidadosamente y durante varios años la atmósfera marciana, utilizando la Instalación del Telescopio Infrarrojo de la NASA y al Telescopio W. M. Keck, ambos ubicados en el monte Mauna Kea, Hawai. La apertura del espectrómetro se coloca en la dirección norte-sur de Marte y, durante las observaciones, el instrumento puede capturar de 30 a 50 espectros individuales por minuto. De esa forma, y a medida que el planeta rota delante de la ranura del espectrómetro, se puede ir construyendo un mapa del planeta.

Las áreas rojan indican los lugares donde en 2003 se observaron concentraciones de metano. Estas zonas se superponen a regiones en los cuales el terreno muestra: A) Hidrógeno sub-superficial; B) Minerales hidratados; y C) Sustratos ricos en volátiles. © NASA

Los penachos de metano aparecieron sobre el este de Arabia Terra (específicamente, en Terra Sabae), en la región de Nili Fossae y en el sector sudeste de Syrtis Major, un antiguo volcán de 1 200 km de diámetro. (ver mapa arriba). Las tres regiones muestran evidencia de antiguos flujos de agua o de hielo superficial.

Según Villanueva, se observaron y cartografiaron varios penachos de metano, uno de los cuales liberó unas 19 000 toneladas métricas del gas. Estos penachos se emitieron durante las estaciones cálidas, quizás por la evaporación del permafrost que bloqueaba fisuras y rajaduras y que permitió el paso del metano. Algunos de los penachos contenían vapor de agua, mientras que otros no. La tasa de liberación fue de aproximadamente 0,6 kg por segundo.

El metano es el componente principal del gas natural en la Tierra, e interesa a los astrobiólogos porque en nuestro planeta los organismos vivientes producen la mayor parte del metano terrestre al digerir sus nutrientes. Sin embargo, este gas también es liberado por algunos procesos puramente geológicos, como la oxidación del hierro.

Representación artística de una posible fuente del metano marciano. El agua subterránea, el dióxido de carbono y el calor interno del planeta se combinan para liberar metano. © Susan Twardy/NASA

Según dijo Mumma, “en la atmósfera marciana el metano es destruido rápidamente de varias maneras, de modo que nuestro descubrimiento de penachos de metano en el hemisferio norte marciano en 2003 indica que algún proceso en marcha está liberando el gas. A mediados del verano septentrional, el metano es liberado a una tasa comparable a la de la filtración masiva de hidrocarburos en Coal Oil Point, en Santa Bárbara, California”.

Y agregó Mumma: “En este momento no tenemos información suficiente como para poder decir si es la biología, o la geología, o ambos, lo que está produciendo el metano marciano. Lo que nos dice es que el planeta todavía está vivo, al menos en el sentido geológico. Es como si Marte nos estuviera desafiando, diciéndonos que averigüemos lo que todo esto significa”. Mumma es el autor principal del artículo que se publicó en Science Express el 15 de enero de 2009.

La fotólisis, uno de los procesos que lleva a la destrucción del metano en la atmósfera marciana. Por encima de los 60 km de altitud, la luz ultravioleta descompone el metano en radicales metilo e hidrógeno. © Chris Smith/NASA

El origen del metano pudiera deberse a varias circunstancias.

Primero, podría provenir de un impacto cometario. Algunos cometas contienen metano, en una proporción de un 1% con relación al agua que posean, y no puede descartarse algún impacto reciente. Un cometa de unos 300 metros de diámetro podría transportar las 19 000 toneladas de metano detectadas en los penachos, pero incluso el impacto de un cometa tan pequeño habría producido un cráter tan nuevo que resultaría obvio para las cámaras que orbitan Marte.

En segundo lugar, podría ser que Marte hubiera expulsado algo de metano que estuviera almacenado en su interior. Pero según hace notar Mumma, no pudo haber sido un volcán, ya que en ese caso hubiera estado acompañado por otros gases tales como el dióxido de azufre, que no han sido detectados. En cambio, algunos depósitos de hierro podrían haber sufrido una reacción química (conocida como serpentización) que libera metano. Posteriormente, algún desplazamiento de la corteza podría haber proporcionado al metano acumulado una ruta de escape hacia la superficie.

Otro proceso de destrucción de metano en la atmósfera marciana, la oxidación: en la baja atmósfera, el oxígeno se une al metano para formar formaldehído. © Chris Smith/NASA

Por último, queda la posibilidad de la “tarjeta de vida”. Como apuntó la geóloga Lisa Pratt, otra integrante del equipo (de la universidad de Indiana, en Bloomington), el metano podría representar “el aliento exhalado” por colonias de microorganismos existentes en las profundidades. Estas posibles criaturas, pasadas o presentes, podrían alimentarse del hidrógeno creado por agua próxima a trazas de isótopos radiactivos, y expeler metano como producto de desecho. Sin embargo, ya que estos penachos delatores no fueron detectados con anterioridad a 2003, ni tampoco después, el metano podría haberse acumulado en algún tipo de reservorio subterráneo antes de ser liberado.

Pratt agregó que algunos organismos se alimentan de metano, en lugar de excretarlo, de modo que de cualquier forma la detección del gas aumenta las probabilidades para la existencia de una biología marciana, y dijo: “Si hay una línea de evidencia que me haga pensar que debemos considerar seriamente a la biología es la de los procesos en la sub-superficie que permitirían la generación de metano, que parecerían ligeramente más plausibles para la biología que para la geoquímica. La serpentización es una simple reacción roca/agua y es un proceso que observamos en algunos pocos lugares especiales en la Tierra, generalmente asociados con grandes fracturas y fallas que permite que los materiales del manto sean expuestos al agua marina y al agua subterránea. Es un proceso que “tapona la plomería” y aísla el sitio reactivo, y no vemos mucha evidencia de una gran actividad de fallas profundas y de elevamientos pudieran llevar esos materiales reactivos a entrar en contacto con agua”.

Un tercer proceso de destrucción del metano marciano, la electroquímica: un poco por encima de la superficie, y por debajo de la misma, el peróxido de hidrógeno se une con el metano para formar dióxido de carbono, metanol y formaldehído. © Chris Smith/NASA

Mumma dice que él y Villanueva planean reasumir las observaciones en el mes de agosto en busca de otras moléculas, junto a más trabajo para obtener evidencias de agua en los espectros existentes. “Deseamos seguir ambas posibilidades, ¿qué es lo que esperamos ver para la serpentización o para la biología? Ese es el método científico, y esa es la forma en que lograremos progresar”.

Un método para comprobar si el metano es producido por organismos vivos es la medición de porcentajes isotópicos. Los isótopos de cualquier elemento tienen propiedades químicas ligeramente diferentes, y la vida prefiere utilizar los isótopos más livianos. Por ejemplo, el deuterio es una versión más pesada del hidrógeno. El metano y el agua liberados en Marte deberían mostrar porcentajes distintivos para el hidrógeno y el carbono si la vida fuera la responsable de la producción de metano.

Un experimento del futuro Laboratorio de Superficie de Marte podría deducir la mezcla isotópica del metano, para afinar así las posibilidades, pero el lanzamiento de la nave ha sido pospuesto hasta 2011, de modo que habrá que tener paciencia.

Resulta interesante el hecho de que la mayor parte del metano ya había desaparecido cuando el equipo realizó nuevas observaciones en 2006, algo casi tan intrigante como el haberlo descubierto originalmente. La exposición a la luz solar no podría haberlo erradicado tan rápidamente, de modo que algún otro proceso tuvo que haber intervenido.

El vehículo Phoenix de la NASA descubrió la presencia de un compuesto ligeramente reactivo conocido como perclorato, y los resultados de los Viking en 1976 sugieren la presencia de peróxido de hidrógeno en el polvo de la superficie. Cualquiera de ellos pudo haber realizado la tarea.

Si bien el equipo informó sobre los resultados obtenidos con las observaciones de 2003 y 2006, dijeron también que no estaban en condiciones de discutir hallazgos en otras observaciones, ya que la tarea de descifrar los estudios estaba todavía en marcha, sugiriendo que relativamente pronto habría más información disponible.

Marte sigue siendo un mundo frío y desierto, aparentemente inhóspito para cualquier clase de vida en su superficie, y parece que ha permanecido así por miles de millones de años, con una atmósfera tan delgada que cualquier cantidad de agua líquida superficial se habría evaporado rápidamente por la acción de la luz solar ultravioleta.

Sin embargo, hay evidencia de un pasado más húmedo y cálido, como lechos de río y minerales que se forman en la presencia de agua. Esto hace considerar la posibilidad de que alguna vez la vida haya surgido en el planeta rojo, y en ese caso, la no tan remota probabilidad de que haya evolucionado para sobrevivir a los cambios climáticos sub-siguientes.

Si es vida microscópica marciana la que produce el metano, seguramente habita muy por debajo de la superficie, donde todavía hay calor suficiente como para permitir la existencia de agua líquida. En nuestro planeta, podemos encontrar extremófilos que habitan a dos o tres kilómetros de profundidad, debajo de la cuenca Witwatersrand en Sud África, donde la radiactividad natural separa las moléculas de agua en hidrógeno molecular y oxígeno. Los extremófilos utilizan este hidrógeno para obtener energía, y en Marte podría haber habido también una evolución en ese sentido.

Mapa de Marte con nombres de regiones. © National Geographic/NASA

NOTA:

Los nombres de los rasgos topográficos de los planetas y satélites de nuestro sistema solar, excepto los de la Tierra, se encuentran generalmente en latín, y constan de dos partes: una que es el nombre propio del rasgo, y otra que es el nombre genérico que indica sus características.
Como el latín ya no es un idioma de uso popular, y a los efectos de que los aficionados puedan consultar el significado de esos nombres genéricos, he publicado un Glosario topográfico planetario que seguramente será de utilidad para los lectores.
H.R.

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Otros artículos sobre Marte escritos o traducidos por mí y publicados en este blog y en otros sitios web:

- Océanos en el antiguo Marte.
- Encuentran glaciares subterráneos en Marte.
- Continúa el misterio del metano marciano.
- Echus Chasma, por Mars Express.
- Los misteriosos montículos de Marte.
- El húmedo pasado de Marte.
- Metano en Marte: nuevos estudios.
- Metano en Marte: nueva propuesta para su origen.

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Fuentes utilizadas:
- NASA.
- Universe Today.
- Sky & Telescope.
- ESA.
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