La modulación anual del metano en Marte

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El rover MSL Curiosity (NASA) en el cráter Gale (cerca del ecuador de Marte) observó metano en la atmósfera marciana en 2014 (aunque ya había indicios desde 1999). Su origen puede ser geológico (como la serpentinización), pero muchos sueñan con que sea biológico (bacterias metanogénicas). Se publica en Science la observación de variaciones estacionales de la concentración de este gas (la molécula orgánica más simple). En el año marciano 32 el metano aumentó a principios del verano, y parecía estar alto en invierno, pero disminuyó a principios de la primavera del año marciano 33; en este último el metano volvió a aumentar a principios del verano, pero disminuyó a finales del otoño; en el año marciano 34, se ha iniciado la primavera con niveles bajos de metano. Recuerda que un años marciano son unos 687 días terrestres, luego las medidas corresponden a 55 meses terrestres.

El instrumento TLS-SAM, un espectrómetro láser ajustable, a bordo de Curiosity ha medido un valor medio de la concentración de metano atmosférico de 0.41 ± 0.16 partes por millardo en volumen (ppbv) al 95% CL. La variación estacional tiene un mínimo en 0.24 ppbv y un máximo en 0.65, con algunos picos de corta duración de hasta ~7 ppbv. El metano se considera un biomarcador de baja fiabilidad, ya que también puede tener origen abiótico. Hay muchos mecanismos que pueden producir metano, como la serpentinización de olivino o piroxeno, la degradación por irradiación ultravioleta del metano que llega a la superficie por impactos de meteoritos o cometas, la emisión desde clatratos bajo la superficie o del gas absorbido en el regolito, la erosión de rocas basálticas con inclusiones de metano, u otros procesos geotérmicos. Aunque no es igual de fácil explicar la variación cíclica observada con todos estos procesos geofísicos.

El artículo es Christopher R. Webster, Paul R. Mahaffy, …, Ashwin R. Vasavada, “Background levels of methane in Mars’ atmosphere show strong seasonal variations,” Science 360: 1093-1096 (08 Jun 2018), doi: 10.1126/science.aaq0131; también se han descubierto otras moléculas orgánicas, Jennifer L. Eigenbrode, Roger E. Summons, …, Patrice Coll, “Organic matter preserved in 3-billion-year-old mudstones at Gale crater, Mars,” Science 360: 1096-1101 (08 Jun 2018), doi: 10.1126/science.aas9185; más información divulgativa en Inge Loes ten Kate, “Organic molecules on Mars,” Science 360: 1068-1069 (08 Jun 2018), doi: 10.1126/science.aat2662.

Recomiendo de forma encarecida la lectura de Daniel Marín, “Curiosity [ha] descubierto sustancias orgánicas antiguas en Marte”, Eureka, 07 Jun 2018, y de Ethan Siegel, “Sorry, Methane And ‘Organics’ On Mars Are Not Evidence For Life,” Starts With A Bang, 08 Jun 2018.

[PS] Por cierto, en 2009 se publicó en Nature la observación de la variación local y estacional del metano en la atmósfera marciana, compuesta en un 95% de CO2, como nos contó César Tomé, “La inexplicable distribución del metano en Marte y lo que eso puede significar para la vida basada en carbono”, Experientia Docet, 07 Ago 2009. También recomiendo leer a César Tomé, “El metano en Marte vendría de los meteoritos (y no de vida), después de todo”, Experientia Docet, 01 Jun 2012. [/PS]

Dibujo20180608 geophysical explanation mars methane nasa jpl caltech via forbes com startswithabang

La explicación geológica más sencilla supone que hay depósitos subterráneos de clatratos de hielo de agua que retienen metano; estos compuestos se han observado en los fondos marinos en la Tierra. En verano, al aumentar la temperatura sobre la superficie, se sublima el hielo y se libera el metano que emerge a través de pequeñas grietas. Por supuesto, el problema de esta hipótesis es cómo explicar los depósitos de clatratos de hielo en el cráter Gale. Uno de los objetivos de las misiones Mars 2020 de la NASA y ExoMars 2020 de la ESA, sobre todo esta última, será desvelar el origen del misterioso ciclo del metano atmosférico.

Para explicar la formación de los clatratos de metano se puede recurrir a la serpentinización del olivino y otros silicatos. Se sabe que en el pasado hubo agua líquida en Marte y se han encontrado grandes cantidades de hielo (agua congelada) debajo de la superficie. Podría haber bolsas de agua líquida subterránea si Marte tiene alguna fuente de calor interna, quizás algún tipo de vulcanismo. Por supuesto, sin una fuente de calor interna es muy difícil explicar la producción del metano, tanto geológica como biológica.

Dibujo20180608 possible mars methane sources and sinks nasa jpl caltech via forbes com startswithabang

En la serpentinización el agua caliente subterránea pasa a través de rocas hidratadas y reduce el dióxido de carbono a metano, que sube por grietas o queda atrapado como clatrato. Que Marte tenga reservas internas de agua líquida y sea geológicamente activo será un gran descubrimiento que está más allá de los posibilidades de Curiosity. Habrá que esperar unos lustros para tener la respuesta.

Dibujo20180608 methane abundance ppbv solar longitude degrees curiosity science mag 360 6393 1093

Esta figura muestra todas las medidas obtenidas desde el amartizaje en agosto de 2012 hasta el 27 de mayo de 2017, en un periodo de 55 meses terrestres, es decir, durante tres años marcianos. El pico máximo de metano observado (los días 467, 475, 505 y 525 tras el amartizaje del rover) tiene un valor medio de 7.6 ± 1.6 ppbv (95% CI). Un valor tan alto no se puede explicar si el metano es debido a contaminación terrestre (o sea, que el rover sea la fuente); alcanzar ~7 ppbv de metano en un volumen atmosférico de unos 10 metros de diámetro alrededor del rover requiere trillones de moléculas de metano. Las velocidades del viento típicas en Marte están entre ~3 y 5 m/s, luego para mantener constante dicho valor durante un par de meses se requieren cutrillones de moléculas de metano. Se estima que la contaminación terrestre máxima en el rover solo puede alcanzar unos mil billones de moléculas de metano.

En resumen, el metano y otras moléculas orgánicas son muy habituales en todo el universo, en especial en meteoritos y cometas. Pero observar una variación estacional de la concentración de metano en la atmósfera de Marte en una región cercana a su ecuador es un resultado muy sugerente. Quizás la actividad geológica de este planeta es mucho más intensa de lo que sospechamos. En la próxima década se desvelará el misterio, casi con toda seguridad.

3 comentarios

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Pelau Pelau

InSight no desvelará el misterio pero, si la misión no sufre percances, para fines de 2020 es de esperar que sabremos mucho más acerca de la actividad geológica marciana, lo cual podría inclinar la balanza del misterio hacia una u otra hipótesis (abiótica versus biótica).

Saludos.

Sagutxo Sagutxo

Aunque soy algo escéptico, aún tengo esperanzas de que el origen sea biológico. Descubrir vida extraterrestre supondría un hallazgo histórico de primera magnitud que tendría repercusiones muy importantes.

Supondría una sorpresa encontrar vida tan cerca de casa y la oportunidad de estudiarla a corto plazo para hacer una comparativa con la terrestre. Abriría una cantidad de líneas de investigación tremenda. ¿Es muy distinta a la terrestre?¿Tiene algún vínculo con la nuestra? Si no, ¿significaría que la vida debería ser relativamente abundante en el Universo en presencia de condiciones apropiadas? Si ha pesar de las cambiantes condiciones del clima en Marte ha sobrevivido, ¿cómo se ha adaptado a las nuevas condiciones?¿hay otras formas de vida aparte de microorganismos?¿los hubo?

Mil preguntas rondan mi cabeza. Seguramente para la mayoría de la gente que los marcianos sean microbios no debe ser muy fascinante, pero a mi me parecería alucinante. ¿Y a vosotros?

Alejandro Alejandro

Sea biológico o geológico será interesante de una forma u otra conocer estas cosas y saber más sobre nuestro vecino en el sistema solar. Cuanto más se sepa, mejor.

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