Los estallidos de metano pueden haber calentado el Marte primitivo. Los hallazgos pueden ayudar en la búsqueda de vida en el Universo

La presencia de agua en el  Marte primitivo es una paradoja. Hay un montón de pruebas geográficas de que los ríos fluían periódicamente a través de la superficie del planeta. Sin embargo, en el período de tiempo en que se supone que estas aguas  fluyeron – hace tres o cuatro mil millones de  años  – Marte debería haber sido demasiado frío para la existencia de agua líquida en su superficie.

 

Vista en perspectiva de Reull Vallis. La nave espacial Mars Express de la ESA ha fotografiado la sorprendente parte superior  de la región Reull Vallis de Marte con su cámara estéreo de alta resolución  Reull Vallis, la estructura como un río en estas imágenes, se cree que se formó cuando el agua  fluía en el pasado marciano distante, cortando un canal empinado a través de  Promethei Terra Highlands antes de correr en dirección al suelo de la vasta cuenca Hellas. Más información aquí. Crédito y Derecho de Autor: ESA / DLR / FU Berlin (G. Neukum).

Reull Vallis en su contexto. Crédito: NASA MGS MOLA Science Team.

Entonces, ¿cómo fue que logró ser lo sufientemente  caliente?

Investigadores de la Escuela John A. Paulson Harvard de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) sugieren que el Marte primitivo pudo haber sido calentado de forma intermitente por un potente efecto invernadero. En un artículo publicado en Geophysical Research Letters , los investigadores encontraron que las interacciones entre el metano, dióxido de carbono e hidrógeno en la atmósfera temprana de Marte pueden haber creado períodos cálidos en los cuales el planeta podía tener agua líquida en la superficie.
“El Marte temprano o primitivo  es único en el sentido de que es el medio ambiente planetario, fuera de la Tierra, en el que podemos decir con confianza que hubo períodos  al menos episódicos donde la vida podría haber florecido,” dijo Robin Wordsworth , Profesor Asistente de Ciencias Ambientales e Ingeniería en SEAS, y el primer autor del artículo. “Si entendemos cómo funcionaba el Marte temprano, podría decirnos algo acerca de la posibilidad de encontrar vida en otros planetas fuera del Sistema Solar.”
Hace cuatro mil millones de años, el Sol era un 30 por ciento más débil que hoy y mucho menos radiación solar – también conocida como  calor – llegaba a la superficie de Marte. La escasa radiación que llegó al planeta fue atrapada por la atmósfera, lo que resultó en períodos cálidos y húmedos. Durante décadas, los investigadores han tenido dificultades para modelar exactamente cómo fue aislado el planeta (en el sentido de cómo  redujo la perdida de calor hacia el espacio, aumentando así su temperatura).
El culpable es obvio: el CO2. El dióxido de carbono constituye el 95 por ciento de la atmósfera de Marte  hoy y es el más conocido y abundante gas de efecto invernadero en la Tierra.
Pero el CO2 sólo, no da cuenta de las temperaturas del Marte primitivo. 
“Usted puede hacer cálculos climáticos en los que agregue CO2 y aumente hasta cientos de veces la presión atmosférica presente en Marte hoy en día y todavía nunca se alcanzan temperaturas que están ni siquiera cerca del punto de fusión del agua,” dijo Wordsworth.
Debe haber habido algo más en la atmósfera de Marte que contribuyó a un efecto invernadero.
Las atmósferas de los planetas rocosos pierden al espacio, a través del tiempo, los gases más ligeros, como el hidrógeno, . (De hecho, la oxidación que da a Marte su matiz distintivo es un resultado directo de la pérdida de hidrógeno).
Wordsworth y sus colaboradores observaron que estos gases perdidos hace mucho tiempo – conocidos como gases reductores -pueden proporcionar una posible explicación para el clima temprano de Marte. En particular, el equipo analizó el metano, que hoy en día no es abundante en la atmósfera de Marte. Miles de millones de años atrás, sin embargo, los procesos geológicos podrían haber  liberado significativamente más metano a la atmósfera. Este metano se habría convertido lentamente en hidrógeno y otros gases, en un proceso similar al que ocurre hoy en día en Titán, la luna de Saturno, .
Para entender cómo se comportaba esta atmósfera del Marte temprano, el equipo necesitaba comprender las propiedades fundamentales de estas moléculas.
“Cuando usted está examinando atmósferas exóticas, no se pueden hacer comparaciones con la atmósfera de la Tierra”, dijo Wordsworth. “Hay que empezar a partir de los principios básicos. Así que miramos lo que sucede cuando el metano, hidrógeno y dióxido de carbono chocan entre sí y cómo interactúan con los fotones. Hemos encontrado que esta combinación da como resultado una  muy fuerte absorción de la radiación “.
Carl Sagan primero especuló en 1977, que el calentamiento proveniente de la presencia de  hidrógeno podría haber sido importante en los inicios de Marte, pero esta es la primera vez que los científicos han sido capaces de calcular su efecto invernadero con precisión. También es la primera vez que se ha demostrado que el metano  es un gas de efecto invernadero eficaz en el Marte temprano.
“Esta investigación demuestra que los efectos de calentamiento de ambos gases, metano e hidrógeno, han sido subestimados por una cantidad significativa”, dijo Wordsworth. “Hemos descubierto que el metano y el hidrógeno, y su interacción con el dióxido de carbono, explican mucho mejor el calentamiento del Marte temprano de lo que se creía anteriormente.”
Los investigadores esperan que las futuras misiones a Marte arrojarán luz sobre los procesos geológicos que produjeron metano hace miles de millones de años
“Una de las razones por las cuales el Marte temprano es tan fascinante es que la vida necesita una  química compleja para surgir”, dijo Wordsworth. “Estos episodios de emisión de gas reductor, seguido por oxidación planetaria podrían haber creado condiciones favorables para la vida en Marte.“
Los coautores del documento son: Yulia Kalugina, Sergei Lokshtanov, Andrei Vigasin, Bethany Ehlmann, James Head, Cecilia Sanders y Huize Wang.
Fuente: Escuela John A. Paulson Harvard de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS).
Artículo original: “Bursts of methane may have warmed early Mars. Findings may help in search for life in the Universe.” Editor: Leah Burrows.
Journal Reference: R. Wordsworth, Y. Kalugina, S. Lokshtanov, A. Vigasin, B. Ehlmann, J. Head, C. Sanders, H. Wang. Transient reducing greenhouse warming on early Mars. Geophysical Research Letters, 2017; DOI: 10.1002/2016GL071766.
Material relacionado:
Sobre el efecto invernadero y la temperatura en la superficie de los planetas:
Sobre los procesos que originan la pérdida de masa atmosférica en los planetas:
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