Los científicos están más cerca de explicar el emocionante misterio del metano en Marte

¿Por qué algunos instrumentos científicos descubren gas en el planeta rojo y otros no?

Los informes sobre el descubrimiento de metano en Marte han cautivado a científicos y no científicos por igual. En la Tierra, una gran cantidad de metano es producida por microbios que ayudan a la mayoría de los animales a digerir las plantas. Este proceso de digestión termina con la exhalación del ganado o el eructo de gas en el aire.

Aunque no hay ganado, ovejas o cabras en Marte, encontrar metano allí es emocionante porque puede indicar que los microbios estaban o viven en el Planeta Rojo. Sin embargo, el metano no puede tener nada que ver con microbios ni con ninguna otra biología; Los procesos geológicos que involucran la interacción de rocas, agua y calor también pueden producirlos.

Antes de identificar las fuentes de metano en Marte, los científicos deben resolver la pregunta que les ha estado molestando: ¿Por qué algunos dispositivos detectan gas y otros no? Por ejemplo, la sonda Curiosity de la NASA ha detectado repetidamente metano sobre la superficie del cráter Gale. Pero el ExoMars Trace Gas Orbiter de la Agencia Espacial Europea (ESA) no ha detectado ningún gas metano más alto en la atmósfera de Marte.

La sonda Curiosity de la NASA capturó esta selfie el 15 de junio de 2018, que es Marte 2082, o el día Sol de la misión de la sonda. Una tormenta de polvo redujo la luz solar y la visibilidad en el sitio del rover, que estaba en el sitio de perforación de Duluth. Crédito: NASA / JPL-Caltech / MSSS

«Cuando se encargó el Trace Gas Orbiter en 2016, esperaba que el equipo del orbitador informara que había una pequeña cantidad de metano en todas partes de Marte», dijo Chris Webster, jefe del Espectrómetro Láser Ajustable (TLS) en la muestra. Análisis en el Laboratorio de Química de Marte (SAM) a bordo del rover Curiosity.

TLS midió menos de la mitad de una parte por mil millones de volumen de metano en promedio en el cráter Gale. Esto equivale a una pizca de sal diluida en una piscina olímpica. Estas medidas marcaron picos desconcertantes de hasta 20 partes por mil millones de tamaño.

«Pero cuando el equipo europeo anunció que no había visto metano, definitivamente me sorprendió», dijo Webster, que trabaja en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California.

La sonda europea está diseñada para ser el estándar de oro para medir metano y otros gases en todo el planeta. Al mismo tiempo, el TLS de Curiosity es altamente preciso y se utilizará para detectar incendios de alerta temprana en la Estación Espacial Internacional y para rastrear los niveles de oxígeno en los trajes de los astronautas. También tiene licencia para su uso en centrales eléctricas, oleoductos y aviones de combate, donde los pilotos pueden controlar los niveles de oxígeno y dióxido de carbono en máscaras faciales.

La sonda Curiosity de la NASA capturó estas nubes a la deriva el 7 de mayo de 2019, el día 2400 de Marte o Sol de la misión. Curiosity usó cámaras de navegación en blanco y negro para tomar la foto. Crédito: NASA / JPL-Caltech

Sin embargo, Webster y el equipo de SAM quedaron impresionados por los descubrimientos de la nave espacial europea e inmediatamente se dispusieron a examinar las mediciones de TLS en Marte.

Algunos expertos sugirieron que el propio rover estaba liberando gas. «Así que analizamos la correlación con la dirección del vehículo, la tierra, el aplastamiento de rocas, el deterioro de las ruedas, lo que sea», dijo Webster. «No puedo exagerar el esfuerzo que el equipo ha puesto en observar cada pequeño detalle para asegurarse de que estas medidas sean correctas, y lo son».

Webster y su equipo anunciaron sus resultados hoy (29 de junio de 2021) en Astronomía y astrofísica revista.

Mientras el equipo de SAM trabajaba para confirmar los descubrimientos de metano, otro miembro del equipo científico de Curiosity, el científico planetario John E.Moores de la Universidad de York en Toronto, publicó una predicción interesante en 2019. “Tomé lo que algunos de mis colegas llaman muy canadiense mirando esto, lo que significa que hice la pregunta, «¿Qué pasa si Curiosity y el complejo orbital de gases están en lo cierto?», Dijo Morris.

Moores, así como otros miembros del equipo de Curiosity que estudian los patrones de viento en Gale Crater, Suponga que la discrepancia entre las mediciones de metano Se refiere a la hora del día en que se toman. Dado que necesita mucha energía, TLS funciona principalmente de noche cuando los otros instrumentos de Curiosity no funcionan. Morris señaló que la atmósfera de Marte es tranquila por la noche, por lo que el metano que se escapa de la Tierra se acumula cerca de la superficie donde Curiosity puede detectarlo.

Por otro lado, el Trace Gas Orbiter requiere luz solar para identificar el metano a unas 3 millas, o 5 kilómetros, sobre la superficie. «Cualquier atmósfera cercana a la superficie del planeta pasa por un ciclo durante el día», dijo Morris. El calor del sol mueve la atmósfera a medida que el aire caliente se eleva y el aire frío desciende. Por lo tanto, el metano atrapado cerca de la superficie durante la noche se mezcla con la atmósfera más amplia durante el día, diluyendo sus niveles a niveles indetectables. «Entonces me di cuenta de que ninguna máquina, especialmente una en órbita, vería nada», dijo Morris.

Inmediatamente, el equipo de Curiosity decidió probar las predicciones de Morris mediante la recopilación de las primeras mediciones diurnas de alta resolución. TLS midió el metano consecutivamente durante un día marciano, entre corchetes una medición nocturna y una medición diurna. Con cada experimento, SAM aspiró aire marciano durante dos horas, eliminando constantemente dióxido de carbono, que constituye el 95% de la atmósfera del planeta. Esto dejó una muestra concentrada de metano que el TLS pudo medir fácilmente pasando un rayo láser infrarrojo a través de él varias veces, sintonizado para usar una longitud de onda precisa de luz absorbida por el metano.

«John predijo que el metano debería caer a cero durante el día, y nuestras mediciones diurnas lo confirmaron», dijo Paul Mahaffey, investigador principal de SAM, que tiene su base en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. La medición nocturna de TLS encaja perfectamente en el promedio ya establecido por el equipo. «Esta es una forma de deshacerse de esta enorme inconsistencia», dijo Mahaffy.

Si bien este estudio indica que las concentraciones de metano aumentan y disminuyen a lo largo del día en la superficie del cráter Gale, los científicos aún tienen que resolver el misterio del metano global en Marte. El metano es una molécula estable que se espera que persista en la superficie de Marte durante 300 años antes de romperse por la radiación solar. Si el metano se escapa constantemente de todos los cráteres similares, que los científicos creen que Gale probablemente no se ve geológicamente único, debe haberse acumulado suficiente en la atmósfera para que un rastreador de gas en órbita lo detecte. Los científicos creen que algo está destruyendo el metano en menos de 300 años.

Se están realizando experimentos para probar si una descarga eléctrica de nivel extremadamente bajo causada por el polvo en la atmósfera marciana puede destruir el metano, o si la abundancia de oxígeno en Marte destruye rápidamente el metano antes de que llegue a la atmósfera superior.

«Necesitamos determinar si existe un mecanismo de destrucción más rápido de lo normal para reconciliar completamente los conjuntos de datos del rover y el orbitador», dijo Webster.

Referencia: «Las variaciones nocturnas en el metano marciano indican la contención nocturna en el cráter Gale» por Christopher R. Webster, Paul R. Maffey, Jorge Bla García, Scott CR Rafkin, John E. Morris y Sachel K. Atria y Gregory J. Fleisch, Charles A. Malspin, Samuel M. Tinturier, Himani Kalucha, Christina L. Smith, Daniel Fedez-Moreras, Ashwin R. Vasavada, 29 de junio de 2021, Astronomía y astrofísica.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202040030