Has oído tantas veces que hay agua en Marte que quizás ya no te sorprendan los primeros indicios de agua líquida. La misión Mars Express de la ESA (Agencia Europea del Espacio) ha observado señales similares a las del lago Vostok en la Antártida, que apuntan a un lago subglacial bajo el hielo del polo sur marciano. Se ha usado el instrumento MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding) que envía ondas de radio a la superficie y usa su eco para construir un radargrama (como una radiografía) del casquete polar de ~1.5 km de hielo; la estimación de la permitividad dieléctrica relativa de la superficie que genera el pico de intensidad en el eco apunta a agua líquida; por supuesto, quizás no sea un lago subglacial sino un material poroso saturado con agua (algún tipo de barro).

Bajo la capa de hielo puede haber agua líquida si su salinidad es muy alta; el suelo marciano es rico percloratos de magnesio, sodio y calcio. A alta concentración pueden bajar el punto de fusión del hielo hasta menos de 70 ºC bajo cero. ¿Podría haber microorganismos en estas capas con alto contenido en agua líquida? Nadie lo sabe, pero muchos astrobiólogos sueñan con ello. El artículo es R. Orosei, S. E. Lauro, …, R. Seu, «Radar evidence of subglacial liquid water on Mars,» Science, eaar7268 (25 Jul 2018), doi: 10.1126/science.aar7268; más información en  Anja Diez, «Liquid water on Mars,» Science, eaau1829 (25 Jul 2018), doi: 10.1126/science.aau1829.

Recomiendo la lectura de Daniel Marín, «El gran lago subterráneo de Marte», Eureka, 26 Jul 2018; Alberto González Fairén, «¿Dónde podemos buscar más agua en Marte?», Materia, El País, 28 Jul 2018; Nuño Domínguez, «Hallado un lago de agua bajo el hielo de Marte», Materia, El País, 26 Jul 2018, y «Los lagos de Marte son un refugio para la vida», Materia, El País, 29 Jul 2018; «Un lago de agua líquida se esconde bajo la superficie de Marte», Agencia SINC, 15 Jul 2018; entre otras.

El lago subglacial más grande en la Tierra, el lago Vostok en la Antártida, también fue descubierto con tecnología de radar (primero mediante sondeos aéreos y luego con satélites). La señal electromagnética del radar atraviesa el hielo y se refleja en las interfaces de los cambios de material, tanto el lecho del fondo, como cualquier tipo de bolsas de sedimentos o lagos de agua líquida salada. Esta figura muestra un radargrama del lago Vostok obtenido por la sección Roma2 del Instituto Nacional de Geofísica y Vulcanología (INGV) de Italia. Se observa que la señal asociada a la interfaz entre roca y agua es intensa.

Los radargramas obtenidos por MARSIS muestran la capa de hielo en el polo sur (SPLD, siglas de South Polar Layered Deposits). La reflexión basal se observa a unos 80 μs de profundidad; como la señal de radio se mueve a unos 170 m/μs en el hielo de agua, se estima una profundidad basal de 1.5 km. No se ha podido realizar una reconstrucción detallada de la topografía basal, pero parece observarse una pendiente regional desde el oeste al este. La señal basal es muy intensa (en azul), mucho más que la de la superficie (en rojo), a lo largo de una longitud de unos 20 km (entre 45 y 65 km en esta figura), así como en otros picos más cortos. Esta reflexión tan intensa puede estar asociada a una capa de agua muy salada (un lago subglacial) o a una capa muy saturada de sedimentos hidratados (lo que podríamos llamar barro).

Se estima que la temperatura en la base de la SPLD es de unos −68°C (sobre la superficie del lago Vostok se estiman unos −60°C). El agua dulce no puede ser líquida a dicha temperatura, por lo que debe contener sales en gran cantidad, como percloratos de magnesio, sodio y calcio. Una concentración superior a 200 psu (unidades prácticas de salinidad) permite alcanzar una temperatura de congelación de −74°C (en el océano terrestre la salinidad está entre  32 y 37 psu, lo que baja el punto de congelación hasta −2°C).

Para determinar si el eco asociado a la interfaz observada corresponde a agua líquida hay que estimar la permitividad dieléctrica relativa (que depende de la composición del material basal). Por desgracia, la antena MARSIS no pudo ser calibrada en la Tierra por sus grandes dimensiones y no se conoce de forma exacta la potencia que radia. Por ello, el eco reflejado solo se puede estudiar de forma cuantitativa en términos relativos; lo más fácil es normalizar la intensidad subsuperficial en términos del eco de la superficie. La composición exacta de la SPLD tampoco es conocida (la proporción entre hielo de agua y polvo puede variar entre el 2% y el 20%); el perfil de temperatura tampoco lo es (se ha supuesto que es lineal desde una temperatura superficial fija de 160 K subiendo en función de la profundidad hasta alcanzar entre 170 y 270 K según la posición basal). Aunque hay mucha incertidumbre, se puede usar un conjunto de simulaciones por ordenador basadas en un modelo teórico razonable para el casquete polar para estimar un valor de la permitividad dieléctrica relativa en la zona basal; resulta estar entre 4 y 15, alcanzándose los valores más altos (~15) en las regiones de mayor intensidad del eco, lo que apoya la hipótesis de que se trata de materiales con alto contenido en agua.

No puedo evitar destacar que estas estimaciones son muy difíciles de realizar con los datos de MARSIS, solo 29 radargramas con pulsos de radio de 10 W y 250 µs centrados en 3 y 4 MHz, o en 4 y 5 MHz, obtenidos entre mayo de 2012 y diciembre de 2015; estos pulsos tienen una tasa repetición de 127.7 Hz, luego las medidas son ristras lineales de datos promedios en círculos con un diámetro entre 3 y 5 km (según la altura de la sonda sobre la superficie este entre 800 y 1000 km), ya que la antena emisora es un dipolo de 40 m. La resolución vertical del radar es de unos 210 m (multiplicada por la raíz cuadrada de la permitividad del suelo). A pesar de estas limitaciones técnicas, se obtiene una señal que fue imposible de observar en las imágenes de radar de alta frecuencia del instrumento SR (Shallow Radar) de la MRO (Mars Reconnaissance Orbiter), que no detectaron ningún eco basal en el polo sur marciano.

En resumen, el sesgo de confirmación, es decir, las expectativas previas sobre la existencia de lagos subglaciales en los polos marcianos, nos llevan a ser cautos con esta noticia. Como siempre, habrá que esperar a futuras observaciones que apoyen esta hipótesis; en concreto, una futura misión marciana especializada en radioglaciología será fundamental para confirmarla. Mientras tanto todos podemos soñar con explorar un lago subglacial de cientos de millones de metros cúbicos de agua líquida de unos 20 km de longitud y un espesor mínimo de un metro, bajo una 1.5 km de hielo, pero está más allá de las tecnologías de exploración marciana actuales. La única esperanza es la exploración de los grandes depósitos de hielo de agua en latitudes intermedias en ambos hemisferios marcianos de mucha menor profundidad. Quizás también haya agua líquida en su base.