Es posible que los pequeños lagos del Marte temprano hayan permanecido líquidos durante décadas, a pesar de que las temperaturas promedio del aire estaban muy por debajo del punto de congelación. Una nueva investigación sugiere que las condiciones frías por sí solas no pueden impedir la permanencia de agua superficial en el Planeta Rojo.
Los investigadores de la Universidad Rice utilizaron un modelo climático modificado para Marte para determinar si los lagos podrían sobrevivir en lugares como el cráter Gale cerca del ecuador del planeta. Sus resultados muestran que los lagos pueden permanecer líquidos bajo una fina capa de hielo estacional durante décadas, y posiblemente incluso más, siempre que las condiciones climáticas generales se mantengan estables. Este hallazgo ayuda a resolver una cuestión de larga data en la investigación de Marte. En todo el planeta existen características geológicas con forma de agua corriente o estancada, pero muchos modelos climáticos indican que Marte primitivo debe haber sido demasiado frío para albergar agua líquida.
Investigación, publicada avance de la AGUProporciona una nueva explicación de cómo podrían existir los lagos sin un clima cálido y por qué los antiguos lechos de los lagos marcianos parecen tan bien conservados en la actualidad.
“Ver antiguas cuencas de lagos en Marte sin evidencia clara de hielo espeso y duradero me hace preguntarme si estos lagos podrían retener agua durante más de una temporada en un clima frío”, dijo Eleanor Moreland, estudiante de posgrado de Rice y autora principal del estudio. “Cuando nuestros nuevos modelos comenzaron a mostrar lagos que podrían durar décadas con sólo una delgada capa de hielo que desaparecía estacionalmente, fue emocionante que finalmente pudiéramos tener un sistema físico similar al que vemos hoy en Marte”.
Orientar los instrumentos climáticos de la Tierra hacia Marte
Para investigar el problema, el equipo adaptó un marco de modelado climático conocido como modelado de sistemas proxy. El método fue desarrollado originalmente por la investigadora del clima terrestre Sylvia Dee para reconstruir climas antiguos utilizando indicadores indirectos como anillos de árboles o núcleos de hielo.
Marte carece de árboles y otros marcadores climáticos conocidos, por lo que los investigadores se basaron en datos recopilados por los vehículos exploradores de Marte. Las formaciones rocosas y los depósitos minerales actúan como sustitutos de un registro climático, lo que permite al equipo inferir condiciones pasadas.
Durante varios años, los investigadores modificaron el modelo del lago para reflejar el estado de Marte hace unos 3.600 millones de años. Se atribuyen a factores como la débil luz solar, una atmósfera rica en dióxido de carbono y las diferencias estacionales únicas del planeta.
Utilizando el nuevo modelo de modelado de lagos en Marte con simulación y reconstrucción atmosférica (LakeM2ARS), el equipo midió 64 escenarios experimentales del rover Curiosity de la NASA en el cráter Gale y simulaciones climáticas marcianas existentes.
Cada escenario simuló un lago hipotético dentro del cráter durante 30 años marcianos, o unos 56 años terrestres. Esto permitió a los investigadores probar si el lago podría contener líquido de manera realista en diferentes condiciones.
“Fue divertido trabajar a través de experimentos mentales sobre cómo un modelo de lago diseñado para la Tierra podría adaptarse a otro planeta, aunque el proceso requirió mucha depuración cuando tuvimos que cambiar la gravedad”, dijo Dee, profesor asociado de ciencias terrestres, ambientales y planetarias y coautor del estudio.
“Nos sorprendió y nos animó la sensibilidad con la que el modelo responde a parámetros como la presión atmosférica y la estacionalidad de la temperatura. Muestra que con algo de creatividad y experimentación, los modelos derivados de la Tierra pueden crear escenarios climáticos realistas para Marte”.
Hielo fino como aislante natural
Las simulaciones produjeron resultados diferentes según las condiciones. En algunos casos, los lagos se congelan durante la estación fría. En otros, el agua permanece líquida bajo una fina capa de hielo en lugar de estar completamente congelada.
Esa fina capa de hielo jugó un papel importante. Actúa como una cubierta aislante, limitando la evaporación y la pérdida de agua y aún permitiendo que la luz del sol caliente el lago durante las épocas más cálidas del año.
Debido a este ciclo estacional, algunos lagos modelados muestran pocos cambios en su profundidad a lo largo de décadas. Esto sugiere que pueden permanecer estables durante largos períodos de tiempo incluso cuando la temperatura promedio del aire es inferior al punto de congelación.
“Esta capa de hielo estacional se comporta como un manto natural para el lago”, dijo Kirsten Seebach, profesora asociada de ciencias terrestres, ambientales y planetarias y coautora del estudio.
Esto calienta el agua en invierno al permitir que se derrita en verano, dijo Seebach. “Debido a que el hielo es delgado y temporal, dejaría poca evidencia, lo que puede explicar por qué los rovers no han encontrado signos claros de hielo o glaciares perennes en Marte”, dijo.
Reconsiderar el agua en un Marte frío
Los resultados sugieren que el Marte primitivo albergaba lagos de larga vida sin la necesidad de condiciones constantemente cálidas. Esto desafía las suposiciones anteriores de que la presencia de agua superficial en Marte sólo sería posible durante períodos cálidos prolongados.
Si los lagos estuvieran protegidos por hielo estacional en lugar de enterrados bajo un espeso permafrost, muchas de las características desconcertantes de Marte serían más fáciles de explicar. Las costas preservadas, las capas de sedimentos y los depósitos minerales pueden reflejar lagos permanentes a pesar del clima frío.
Qué significa esto para futuras investigaciones sobre Marte
Los investigadores planean aplicar el modelo LakeM2ARS a otras cuencas marcianas para ver si pueden existir lagos similares en otras partes del planeta. Quieren explorar cómo los cambios en la composición atmosférica o el flujo de agua subterránea pueden afectar la estabilidad del lago a lo largo del tiempo.
“Si surgen patrones similares en todo el planeta, los resultados respaldarían la idea de que incluso un Marte primitivo bastante frío podría haber mantenido agua líquida durante todo el año, un ingrediente clave para un entorno adecuado para la vida”, dijo Moreland.
Otros coautores del estudio incluyen a la estudiante graduada de Rice, Nyla Hartigan, Michael Misna del Laboratorio de Propulsión a Chorro del Instituto de Tecnología de California, James Russell de la Universidad de Brown y Grace Bischoff y John Moores de la Universidad de York. Esta investigación fue apoyada por el Fondo de Iniciativa de la Facultad Rice y la Agencia Espacial Canadiense.
