El metano marciano desconcierta a los científicos: el sorprendente descubrimiento del rover Curiosity

Un artículo de investigación reciente puede ayudar a explicar por qué existe un laboratorio de química móvil NASALa nave espacial Curiosity olió constantemente rastros de gas cerca de la superficie del cráter Gale.

El descubrimiento 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 organismos vivos producen la mayor parte del metano de la Tierra. Pero los científicos no han encontrado signos convincentes de vida actual o antigua. MarteAsí que no esperaba encontrar metano allí. Sin embargo, el laboratorio de química móvil de Curiosity, conocido como SAM, o Análisis de Muestras en Marte, huele constantemente rastros de gas cerca de la superficie del cráter Gale, el único lugar de Marte donde se ha detectado metano hasta ahora. Los científicos suponen que su posible fuente son mecanismos geológicos que incluyen agua y rocas en las profundidades de la Tierra.

Llena de lagos salados en la región del Altiplano de América del Sur, la salmuera de Quisquiro representa el tipo de paisaje que los científicos creen que podría haber existido en el cráter Gale en Marte, que el rover Curiosity de la NASA está explorando. Crédito: Maxim Bocharov

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

¿Por qué algunos instrumentos científicos detectan metano en el Planeta Rojo y otros no?

«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 destinados 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 es una muestra de regolito marciano imaginario, que es un «suelo» hecho de rocas trituradas y polvo. Es una de las cinco muestras a las que los científicos han inyectado diferentes concentraciones de una sal llamada perclorato que está muy extendida en Marte. Expusieron cada muestra a condiciones similares a las de Marte en una cámara de simulación de Marte en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Las masas quebradizas 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 de la imagen: NASA/Alexander Pavlov

Informando en el documento de marzo sobre Revista de investigación geofísica: planetasEl grupo sugirió que el metano, independientemente de cómo se produzca, podría quedar atrapado debajo de la sal endurecida que puede formarse en el regolito marciano, un «suelo» hecho de rocas trituradas y polvo. Cuando las temperaturas aumentan durante las estaciones o horas más cálidas del día, debilitando el sello, puede escaparse metano.

Dirigidos por Alexander Pavlov, científico planetario del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, los investigadores señalan que el gas también podría explotar en chorros cuando los sellos se rompen bajo la presión de, por ejemplo, un rover del tamaño de un pequeño SUV. conduciendo sobre él. . Pavlov dijo que la hipótesis del equipo puede ayudar a explicar por qué sólo se ha detectado metano en el cráter Gale, dado que es uno de los dos lugares de Marte donde el robot deambula y perfora la superficie. (El otro es el cráter Jezero, donde opera el rover Perseverance de la NASA, aunque ese rover no tiene un detector de metano).

Esta imagen es de otra muestra del simulacro de «suelo» marciano después de haber sido retirado de la cámara de simulación de Marte. La superficie se sella con una dura costra de sal. Alexander Pavlov y su equipo descubrieron que el sello se forma después de que la muestra ha pasado de tres a 13 días en condiciones similares a las de Marte, y sólo si su concentración de sal de perclorato está entre el 5% y el 10%. El color es más claro en el centro donde la muestra ha sido rayada con una herramienta de metal. El color más claro indica la presencia de suelo más seco debajo de la capa superior, que absorbió la humedad del aire una vez que la muestra fue retirada de la cámara de simulación y se volvió marrón. Crédito de la imagen: 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 permafrost marciano (suelo congelado) mezclado con sal, muy parecido al 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 microbiano 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 elevaba, pasando de sólido a gas y dejando atrás la sal.

Hielo permanente en Marte y la Tierra

«No pensamos mucho en eso en este momento», dijo Pavlov, pero recuerda la costra del suelo en 2019, cuando El espectrómetro láser sintonizable de SAM detectó una explosión de metano Nadie puede explicarlo.

«Fue entonces cuando se me ocurrió la idea», dijo Pavlov. Fue entonces cuando él y su equipo comenzaron a probar las condiciones bajo las cuales se podían formar y romper los sellos de sal dura.

Curiosity se propuso responder a la pregunta: ¿Tenía Marte las condiciones ambientales adecuadas para sustentar pequeñas formas de vida llamadas microbios? Al principio de su misión, los instrumentos científicos del Curiosity encontraron evidencia química y mineralógica de ambientes habitables en el pasado en Marte. Continúa explorando el registro rocoso de una época en la que Marte podría haber albergado vida microbiana. Crédito: NASA

El equipo de Pavlov analizó cinco muestras de permafrost mezcladas con diferentes concentraciones de una sal llamada perclorato, 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 presiones de aire dentro de la Cámara de Simulación de Marte Goddard de la NASA.

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

Esta es una concentración de sal mucho más alta que la que Curiosity midió en el cráter Gale. Pero el regolito allí es rico en un tipo diferente de mineral de sal llamado sulfato, que el equipo de Pavlov quiere probar a continuación para ver si también pueden formar sellos.

El rover Curiosity ha llegado a una zona que se cree que se formó cuando el clima de Marte se estaba secando.

Mejorar nuestra comprensión de los procesos de generación y destrucción de metano en Marte es una recomendación clave de Revisión senior de la misión planetaria 2022 de la NASATrabajos teóricos como el de Pavlov son cruciales para este esfuerzo. Sin embargo, los científicos dicen que también necesitan mediciones más consistentes del metano.

SAM solo huele metano unas pocas veces al año porque está ocupado realizando 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 el investigador principal de SAM, Charles Malespin, de la Universidad Goddard.

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

«Parte del trabajo sobre el metano debería dejarse para futuras naves espaciales de superficie que estén más centradas en responder estas preguntas específicas», dijo Vasavada.

Referencia: «Formación y estabilidad de sellos de suelo salino en condiciones similares a las de Marte». Implicaciones de las fluctuaciones de metano en Marte por Alexander A. Pavlov, James Johnson, Raúl García Sánchez, Ariel Segelnytsky, Chris Johnson, Jeffrey Davis, Scott Gosiewicz y Prabhakar. Misra, 9 de marzo de 2024, Revista de investigación geofísica: planetas.
doi: 10.1029/2023JE007841

La curiosidad se construye Laboratorio de propulsión a chorro, que es administrado por el Instituto de Tecnología de California en Pasadena, California. JPL lidera la misión en nombre de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington.