Los impactos de asteroides en el antiguo Marte podrían haber producido ingredientes clave para la vida

Este autorretrato del rover Curiosity Mars de la NASA muestra el vehículo en Vera Rubin Ridge en el cráter Gale en Marte. El norte está a la izquierda y el oeste a la derecha, con el borde del cráter Gale en el horizonte de ambos bordes. Este mosaico fue ensamblado a partir de docenas de imágenes tomadas por Mars Hands Lens Imager de Curiosity (MAHLI). Todos fueron tomados el 23 de enero de 2018, durante el Sol 1943. Créditos: NASA / JPL-Caltech / MSSS

Un nuevo estudio revela que los impactos de asteroides en el antiguo Marte podrían haber producido ingredientes clave para la vida si la atmósfera marciana fuera rica en hidrógeno. Una temprana atmósfera rica en hidrógeno en Marte también podría explicar cómo el planeta se mantuvo habitable después de que su atmósfera se diluyó. El estudio utilizó datos del Curiosity Rover de la NASA en Marte y fue realizado por investigadores del equipo de instrumentos de Análisis de muestra de Curiosity en Marte (SAM) y colegas internacionales. 

Estos ingredientes clave son los nitritos (NO 2 -) y los nitratos (NO 3 -), formas fijas de nitrógeno que son importantes para el establecimiento y la sostenibilidad de la vida tal como la conocemos. La curiosidad los descubrió en muestras de suelo y roca que tomó mientras atravesaba Gale Crater, el sitio de antiguos lagos y sistemas de aguas subterráneas en Marte. 

Para comprender cómo se pudo haber depositado el nitrógeno fijo en el cráter, los investigadores necesitaron recrear la atmósfera marciana temprana aquí en la Tierra. El estudio, dirigido por el Dr. Rafael Navarro-González y su equipo de científicos del Instituto de Ciencias Nucleares de la Universidad Nacional Autónoma de México en la Ciudad de México, utilizó una combinación de modelos teóricos y datos experimentales para investigar el papel que juega el hidrógeno en la alteración. Nitrógeno en nitritos y nitratos usando energía de los impactos de asteroides. El artículo se publicó en enero en el Journal of Geophysical Research: Planets. 

En el laboratorio, el grupo utilizó pulsos de rayos láser infrarrojos para simular las ondas de choque de alta energía creadas por los asteroides que golpean la atmósfera. Los pulsos se enfocaron en un matraz que contenía mezclas de hidrógeno, nitrógeno y gases de dióxido de carbono, que representan la atmósfera marciana primitiva. Después de los impactos con láser, se analizó la mezcla resultante para determinar la cantidad de nitratos formados. Los resultados fueron sorprendentes, por decir lo menos. 

Una parte de la configuración experimental Rafael Navarro-González, un astrobiólogo del Instituto de Ciencias Nucleares de la Universidad Nacional Autónoma de México en la Ciudad de México y un co-investigador con el instrumento SAM, y su equipo de investigadores solían simular los impactos de asteroides en El ambiente marciano primitivo. El matraz (centro) contiene una composición de dióxido de carbono, nitrógeno y gases de hidrógeno. Un láser infrarrojo de alta intensidad se enfoca en el matraz desde una lente (izquierda) para simular las ondas de choque de alta energía producidas por los asteroides que entran en la atmósfera marciana. Luego, el gas se evacua del matraz y se analiza para determinar la composición y los niveles de fijación de nitrógeno. Créditos: Rafael Navarro-González

"La gran sorpresa fue que el rendimiento de nitrato aumentó cuando el hidrógeno se incluyó en los experimentos con descargas de láser que simularon los impactos de asteroides", dijo Navarro-González. “Esto fue contra intuitivo ya que el hidrógeno conduce a un ambiente deficiente en oxígeno, mientras que la formación de nitrato requiere oxígeno. Sin embargo, la presencia de hidrógeno condujo a un enfriamiento más rápido del gas calentado por choque, atrapando el óxido nítrico, el precursor del nitrato, a temperaturas elevadas donde su rendimiento fue mayor ". 

Aunque estos experimentos se realizaron en un entorno de laboratorio controlado a millones de millas del Planeta Rojo, los investigadores querían simular los resultados obtenidos por Curiosity utilizando el instrumento SAM en el rover. SAM toma muestras perforadas de roca o recogidas de la superficie por el brazo mecánico del rover y las hornea para observar las huellas químicas de los gases liberados. 

"SAM en Curiosity fue el primer instrumento para detectar nitrato en Marte", dijo Christopher McKay, coautor del artículo en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California. “Debido a los bajos niveles de nitrógeno en la atmósfera, el nitrato es la única forma de nitrógeno biológicamente útil en Marte. Por lo tanto, su presencia en el suelo es de gran importancia astrobiológica. Este documento nos ayuda a comprender las posibles fuentes de ese nitrato ". 

¿Por qué los efectos del hidrógeno eran tan fascinantes? Aunque la superficie de Marte es fría e inhóspita hoy en día, los científicos piensan que una atmósfera más gruesa enriquecida en gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono y el vapor de agua pueden haber calentado al planeta en el pasado. Algunos modelos climáticos muestran que la adición de hidrógeno en la atmósfera puede haber sido necesaria para elevar las temperaturas lo suficiente como para tener agua líquida en la superficie. 

"Tener más hidrógeno como gas de efecto invernadero en la atmósfera es interesante por el bien de la historia climática de Marte y por la habitabilidad", dijo Jennifer Stern, geoquímica planetaria del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y una de las Coinvestigadoras del estudio. “Si tiene un vínculo entre dos cosas que son buenas para la habitabilidad: un clima potencialmente más cálido con agua líquida en la superficie y un aumento en la producción de nitratos, que son necesarios para la vida, es muy emocionante. Los resultados de este estudio sugieren que estas dos cosas, que son importantes para la vida, encajan entre sí y una mejora la presencia de la otra ". 

Aunque la composición de la atmósfera marciana primitiva sigue siendo un misterio, estos resultados pueden proporcionar más piezas para resolver este rompecabezas climático. 

Fuente: NASA,