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| Billions of years ago, a river flowed across this scene in a Mars valley called Mawrth Vallis. A new study examines the tracks of Martian rivers to see what they can reveal about the history of the planet’s water and atmosphere. Credit: NASA/JPL Caltech/University of Arizona |
En la Tierra, muchas fuerzas se han combinado para mantener las condiciones notablemente estables durante millones de años. Pero puede que otros planetas no tengan tanta suerte. Uno de los muchos interrogantes de los científicos sobre otros planetas es exactamente la suerte que tenemos nosotros, es decir, la frecuencia con la que se da esta confluencia en el universo.
El estudio de lo que ocurrió en otros planetas, como Marte, puede dar pistas sobre los climas planetarios y sobre cuántos otros planetas podrían ser habitables.
Marte es el único mundo cuya superficie se sabe que se ha vuelto inhabitable. El clima de Marte hace entre 3.600 y 3.000 millones de años era al menos ocasionalmente lo suficientemente cálido como para que hubiera ríos y lagos. Podemos deducir que era un clima habitable. Pero la superficie actual es un desierto frío. Existen pocos datos sobre el efecto invernadero de la atmósfera de Marte durante la transición de húmedo a seco.
¿El Marte primitivo era templado o helado, la catástrofe ambiental fue abrupta o gradual, y qué causó el cambio?
La opinión predominante es que la causa de la desecación de Marte fue la pérdida de CO2 atmosférico. La atmósfera actual de Marte es tan delgada que está cerca del punto triple del agua, por lo que los lagos del Marte primitivo probablemente se formaron bajo una atmósfera más densa. El CO2 es, en el sistema solar interno moderno, un gas de efecto invernadero clave para regular el cambio climático.
Pero los nuevos hallazgos de la investigación, publicados el 25 de mayo de 2022 en la revista Science Advances, sugieren que el cambio fue causado por la pérdida de algún otro ingrediente importante que mantenía el planeta lo suficientemente caliente para el agua corriente.
"La gente ha propuesto diferentes ideas, pero no estamos seguros de qué causó que el clima cambiara tan dramáticamente", dijo el científico geofísico de la Universidad de Chicago Edwin Kite.
"Nos gustaría entenderlo, sobre todo porque es el único planeta que sabemos definitivamente que cambió de habitable a inhabitable".
Kite es el primer autor de una nueva investigación que examina las huellas de los ríos marcianos para ver qué pueden revelar sobre la historia del agua y la atmósfera del planeta.
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| Durante años, los investigadores han debatido si Marte tuvo alguna vez suficiente agua para formar un océano, como se muestra en esta ilustración conceptual. Crédito: NASA/GSFC |
"Sin embargo, incluso cuando se tiene en cuenta la retroalimentación del vapor de H2O, se necesita un calentamiento adicional no relacionado con el CO2 para calentar Marte temprano lo suficiente como para que haya ríos. Por lo tanto, los cambios en el forzamiento radiativo no relacionado con el CO2 son una explicación alternativa para la transición húmeda a seca de Marte. La importancia relativa de estos mecanismos no se ha investigado, por lo que la explicación predominante de la transición de húmedo a seco sigue sin probarse". Menciones del estudio.
En 1972, los científicos se asombraron al ver las imágenes de la misión Mariner 9 de la NASA mientras rodeaba Marte desde su órbita. Las fotos revelaban un paisaje lleno de cauces de ríos, prueba de que el planeta tuvo alguna vez mucha agua líquida, aunque hoy esté seco como un hueso.
Dado que Marte no tiene placas tectónicas que se desplacen y entierren la roca con el paso del tiempo, las antiguas huellas de los ríos aún yacen en la superficie como una evidencia abandonada a toda prisa.
Esto permitió a Kite y a sus colaboradores, entre los que se encuentra el estudiante de posgrado de la Universidad de Chicago Bowen Fan, así como científicos del Instituto Smithsoniano, el Instituto de Ciencias Planetarias, el Laboratorio de Propulsión a Chorro del Instituto Tecnológico de California y Aeolis Research, analizar mapas basados en miles de imágenes tomadas desde la órbita por los satélites. Basándose en qué huellas se superponen a otras y en su grado de erosión, el equipo elaboró una línea de tiempo sobre la evolución de la actividad fluvial en cuanto a elevación y latitud a lo largo de miles de millones de años.
Luego pudieron combinarla con simulaciones de diferentes condiciones climáticas y ver cuál se ajustaba mejor.
Los climas planetarios son enormemente complejos, con muchas variables a tener en cuenta.
El calor puede provenir del sol de un planeta, pero tiene que estar lo suficientemente cerca para recibir la radiación, pero no tan cerca como para que la radiación elimine la atmósfera. Los gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono y el metano, pueden atrapar el calor cerca de la superficie del planeta. El agua también juega un papel importante: puede existir en forma de nubes en la atmósfera o de nieve y hielo en la superficie. Los casquetes de nieve tienden a actuar como un espejo para reflejar la luz solar hacia el espacio, pero las nubes pueden atrapar o reflejar la luz, dependiendo de su altura y composición.
Kite y sus colaboradores realizaron muchas combinaciones diferentes de estos factores en sus simulaciones, buscando las condiciones que podrían hacer que el planeta se calentara lo suficiente como para que existiera al menos algo de agua líquida en los ríos durante más de mil millones de años y luego la perdiera abruptamente.
Tras comparar diferentes simulaciones, vieron algo sorprendente. Cambiar la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera no cambió el resultado. Es decir, la fuerza motriz del cambio no parecía ser el dióxido de carbono.
"El dióxido de carbono es un fuerte gas de efecto invernadero, por lo que realmente era el principal candidato para explicar la desecación de Marte", dijo Kite, un experto en los climas de otros mundos. "Pero estos resultados sugieren que no es tan sencillo".
"Nuestro análisis sugiere que los cambios en la distribución de los ríos fueron impulsados por la pérdida del forzamiento radiativo no-CO2.El posterior cese de los climas con formación de ríos en Marte podría haber sido causado por una mayor reducción del calentamiento de efecto invernadero no-CO2, por la pérdida de H2O o por la pérdida de C. La tasa actual de escape de C al espacio es pequeña, y las pruebas isotópicas indican que la mayor parte de la atmósfera de Marte se perdió hace más de 3,5 Ga. Los posibles sumideros de carbono incluyen el escape al espacio, la formación de carbonatos y la fusión basal del hielo de CO2. Alternativamente, el CO2 podría haber sido secuestrado reversiblemente como hielo de CO2". Menciones del estudio.
Fuentes, créditos y referencias:
“Changing spatial distribution of water flow charts major change in Mars’s greenhouse effect” by Edwin S. Kite, Michael A. Mischna, Bowen Fan, Alexander M. Morgan, Sharon A. Wilson and Mark I. Richardson, 25 May 2022, Science Advances.