Mars Express Confirma el Pico de Metano Medido por Curiosity

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Image Credit: ESA
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Un reanálisis de los datos recopilados por la sonda Mars Express de la ESA durante los primeros 20 meses de la misión Curiosity de la NASA ha permitido hallar un caso de correlación en la detección de metano. Se trata de la primera vez que una medición sobre el terreno es confirmada de forma independiente en órbita.

La presencia de metano en la atmósfera marciana ha sido objeto de un intenso debate, al que Mars Express contribuyó en 2004, poco después de su llegada al planeta, con una de las primeras mediciones en órbita.

Esta molécula llama la atención porque, en la Tierra, el metano es generado por organismos vivos, además de por procesos geológicos. Y como los procesos atmosféricos pueden destruirlo con rapidez, cualquier detección de la molécula en la atmósfera marciana indica que, aun cuando el metano en sí se hubiera producido hace miles de millones de años y hubiera permanecido atrapado en depósitos subterráneos hasta ahora, debió liberarse hace relativamente poco.

Mientras que las observaciones mediante naves y telescopios terrestres apenas han registrado detecciones de metano, o bien las mediciones están justo en el límite de las capacidades de sus instrumentos, un puñado de aparentes picos, además de una variación temporal registrada por Curiosity en su ubicación en el cráter Gale, nos han hecho preguntarnos cómo se genera y se destruye el metano en la actualidad.

Ahora, por primera vez, una señal potente medida por el robot Curiosity el 15 de junio de 2013 se ha visto respaldada por una observación independiente que el Espectrómetro Planetario Fourier (PFS) a bordo de Mars Express efectuó al día siguiente, mientras la sonda sobrevolaba el cráter.

El estudio aprovecha una nueva técnica de observación que permite recoger varios cientos de mediciones en un área durante un breve lapso. Los equipos también desarrollaron una avanzada técnica de análisis para sacar el máximo partido a los datos.

“En general, no encontramos más metano que el de una detección clara de unas 15 partes por mil millones de volumen en la atmósfera, que resultó haberse producido el día después de que Curiosity registrara un pico de unas seis partes por mil millones”, explica Marco Giuranna, del Instituto de Astrofísica Espacial y Planetología de Roma (Italia), investigador principal del experimento PFS y autor principal del artículo al respecto publicado en Nature Geoscience.

“Aunque la presencia de partes por mil millones normalmente indica una cantidad relativamente pequeña, es algo notable en el caso de Marte. Nuestra medición equivale a una media de unas 46 toneladas de metano presente en el área de 49.000 kilómetros cuadrados observada desde nuestra órbita”.

Diez observaciones más en el periodo estudiado por Mars Express, que no registraron detecciones dentro del límite de sensibilidad del espectrómetro, se corresponden con un periodo de bajas mediciones reportado por Curiosity.

En el momento de la detección de Curiosity, se especuló que el metano se había originado al norte del róver, porque los vientos soplaban predominantemente hacia el sur y era probable que la liberación se hubiera producido dentro del cráter.

“Nuestros nuevos datos de Mars Express, recogidos el día después del registro de Curiosity, cambian la interpretación sobre el origen del metano, especialmente si tenemos en cuenta los patrones de circulación atmosférica globales junto a la geología local”, añade Marco.

“Basándonos en las pruebas geológicas y en la cantidad de metano medida, creemos poco probable que la fuente se encuentre dentro del cráter”.

Marco y sus colegas efectuaron dos análisis independientes para localizar posibles regiones de origen del metano, dividiendo un área extensa alrededor del cráter Gale en una cuadrícula de unos 250 x 250 kilómetros cuadrados por fragmento.

En un estudio, colaboradores del Real Instituto de Aeronomía Espacial de Bruselas (Bélgica) utilizaron simulaciones por ordenador para crear un millón de escenarios de emisión por cada fragmento y así predecir la probabilidad de emisión de metano para cada uno de esos lugares. En las simulaciones se tuvieron en cuenta los datos medidos, los patrones de circulación atmosférica esperados y la intensidad y duración de la liberación del metano a partir del fenómeno geológico conocido como “filtración de gas”.

En el estudio paralelo, geólogos del Instituto Nacional de Geofísica y Vulcanología de Roma (Italia) y del Instituto de Ciencia Planetaria de Tucson (Estados Unidos) examinaron la región alrededor del cráter Gale en busca de formaciones en las que se esperase una filtración de gas, es decir, el tipo de formaciones que se asociarían a la liberación de metano.

Este proceso es bien conocido en la Tierra y se produce a lo largo de fallas tectónicas y en yacimientos de gas natural con una intensidad de liberación variable. Por ejemplo, en nuestro planeta, las emisiones de gas de volcanes de lodo activos suelen ser continuas con variaciones en la concentración de fondo, pero también con potentes erupciones repentinas, mientras que otras filtraciones pueden liberar gas de manera intermitente. La liberación episódica de gas, esto es, la aquiescencia generalizada sin emisiones entre episodios breves de liberación, es típica de la expulsión de gas en filtraciones pequeñas o “moribundas”, o debida a sucesos sísmicos. En Marte, también podrían haberse producido expulsiones de gas episódicas por el impacto de meteoritos, que habrían liberado el gas atrapado bajo la superficie.

“Identificamos fallas tectónicas que podrían extenderse bajo una región que se cree que contendría hielo poco profundo. Como el permafrost es un excelente sellante del metano, es posible que este hielo atrape el metano subsuperficial y lo libere en episodios a lo largo de las fallas que se abren a través del hielo”, señala Giuseppe Etiope, del Instituto Nacional de Geofísica y Vulcanología de Roma y coautor del estudio.

“Cabe destacar que tanto la simulación atmosférica como la evaluación geológica, realizadas de forma independiente, apuntaron a la misma región de origen del metano”.

Frank Daerden, del Real Instituto de Aeronomía Espacial de Bélgica y coautor del estudio, añade: “Nuestros resultados apoyan la idea de que la liberación del metano de Marte podría caracterizarse por pequeños eventos geológicos transitorios, en lugar de una presencia global en recarga constante, pero también debemos comprender mejor cómo el metano desaparece de la atmósfera y cómo reconciliar los datos de Mars Express con los resultados de otras misiones”.

Marco concluye: “Volveremos a analizar más datos de los recogidos por nuestro instrumento en el pasado, al tiempo que seguiremos con la monitorización, coordinando también algunas observaciones con el Satélite para el estudio de Gases Traza de ExoMars”.

El Satélite para el estudio de Gases Traza de la misión ExoMars de la ESA y Roscosmos, diseñado para realizar el inventario más detallado hasta la fecha de la atmósfera marciana, comenzó sus observaciones científicas en abril de 2018.

“Mars Express fue la primera misión en dar cuenta de una detección significativa de metano desde la órbita alrededor de Marte y ahora, quince años después, podemos anunciar la primera detección simultánea y colocalizada de metano con un robot en superficie”, subraya Dmitri Titov, científico del proyecto Mars Express de la ESA.

“Con la nave y su carga útil aún operativas, Mars Express es una de las misiones espaciales de mayor éxito enviadas a nuestro planeta vecino. Esperamos que el trabajo conjunto de los dos orbitadores de la ESA alrededor de Marte nos proporcione más resultados científicos excepcionales”.