La GeoLoGía es notIcIaEnseñanza de las Ciencias de la Tierra AEPECT 23.2- 2015

La GeoLoGía es notIcIaEnseñanza de las Ciencias de la Tierra AEPECT 24.2- 2016

Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 2016 (24.2) – 239

ChiCxulub-DeCán:

¿una conspiración contra los dinosaurios?

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Vulcanismo de fondo

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SiStemaS De alerta SíSmiCa temprana:

hacia la prevención de los daños de los terremotos

Elisa Buforn (p. 244)

Francisco Anguita, José Antonio Arz, Ignacio Arenillas y Vicente Gilabert (p. 240

la tierra tiembla bajo el mar de alborán

marte: nuevas evidencias sobre agua líquida

reciente y habitabilidad

Adolfo Maestro, Fernando Bohoyo, Antonio Pedrera y María Gómez-Ballesteros (p. 247)

Jesús Martínez-Frías (p. 250)

250 – Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 2016 (24.2)

Las misiones espaciales, especial-mente las misiones a Marte, están de-mostrando que la geología planetaria o astrogeología constituye una disciplina fundamental para establecer, a través de la caracterización de las rocas, minerales y estructuras, el tipo y evolución de los procesos geológicos relacionados con el agua así como sus implicaciones en rela-ción con la búsqueda de vida (Martínez-

Frías, 2014). Cualquier estudio geológico o astrobiológico sobre Marte debe consi-derar la importancia de los mecanismos implicados en la interacción entre el vol-canismo y el agua en toda su dimensión y a distintas escalas espacio-temporales, algo crucial en la identificación y caracte-rización de los distintos paleoambientes y sus condiciones de habitabilidad. To-dos los datos sobre el planeta rojo indican que Marte fue muy distinto en el pasado a como es en la actualidad, con una geo-dinámica mucho más activa y un ciclo del agua similar, salvando las distancias, al terrestre. Los estudios relacionados con la búsqueda de vida (pasada y presente) en Marte se centran básicamente en la presencia de agua líquida y en la detec-ción de compuestos orgánicos.

Desde hace decenios se sabe que en Marte hay agua. Sin embargo, se re-quiere comprender que no toda el agua de Marte es igual ni de la misma edad y que no representa los mismos procesos, ambientes y condiciones de habitabili-dad. Asimismo, también es fundamental saber si actualmente el agua forma parte de algún proceso dinámico y a qué escala tiene lugar. De ahí las menciones aparen-temente recurrentes al agua en los estu-dios y publicaciones sobre Marte, que podrían identificarse como piezas de un

Marte: nuevas evidencias sobre agua líquida reciente y habitabilidad

Jesús Martínez-Frías1

1 Instituto de Geociencias, IGEO (CSIC-UCM), Facultad de Ciencias Geológicas, c/ José Antonio Novais, 2, Ciudad Uni-versitaria 28040 Madrid (j.m.frias@igeo.ucm-csic.es)

Fig. 1. Selfie del rover Curiosity de la NASA toma-do el 19 de enero de 2016. El vehículo se encuentra en “Namib Dune”. Créditos: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

ISSN (edición impresa): 1132-9157 - (edición electrónica): 2385-3484 – Pags. 250 -252

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complejo puzle que evidencia su pasada geodiversidad y su evolución geológica y que nos permite llevar a cabo su recons-trucción paleoambiental, tan importante para los estudios sobre habitabilidad. Sabemos que existe agua atrapada en las rocas y minerales, que existe vapor de agua en la atmósfera, en forma de hielo en los polos y también bajo la superficie (a tan solo pocos centímetros) y que existen numerosas huellas fósiles de es-correntía superficial y antiguos sistemas hidrotermales (algunos de ellos relacio-nados con procesos de mineralización). En esta conexión entre ambientes-habi-tabilidad y vida, son varias las preguntas que se plantean: ¿Fue Marte un planeta habitable? ¿Hubo en el pasado vida en Marte? ¿Es Marte actualmente un pla-neta habitable? ¿Podría haber vida en la actualidad?

Antes de abordar los hallazgos re-cientes sobre las nuevas evidencias de agua líquida parece procedente definir qué se entiende por habitabilidad, ya que es un concepto que, aunque ha recibido mucha atención en las revistas científi-cas, especialmente durante los últimos años, tiene distintas acepciones. Así, por ejemplo, para Steele et al. (2005) se en-tiende por habitabilidad “el potencial de un ambiente (pasado o presente) para sos-tener la vida de cualquier tipo”. Tsokolov (2010) puntualiza que “el concepto requi-re una definición explícita de vida”, algo que se encuentra también bajo discusión y Javaux and Dehant (2010) subrayan que “el concepto se refiere a si se dan las condiciones ambientales que pueden sus-

tentar la vida, incluso aunque esta no exista”. Es decir, necesitamos una apro-piada combinación de geomarcadores (Martínez-Frías et al., 2007), como indi-cadores geológicos de las condiciones paleoambientales y de habitabilidad en todos aquellos sistemas potencialmente relacionados con el agua y biomarcado-res, entendiendo estos de acuerdo con la definición de Simoneit (2002): com-puestos orgánicos relacionados inequívo-camente con la actividad metabólica de un organismo. Esta diferencia entre bio y geomarcador es especialmente rele-vante, pues hay que ser muy rigurosos cuando se abordan estas temáticas con objeto de evitar malas interpretaciones --e incluso sensacionalismos-- en algunas noticias periodísticas y también artículos científicos relacionados con las investi-gaciones sobre vida fuera de la Tierra.

También es importante subrayar que los hallazgos recientes se han apoyado científicamente sobre numerosos estu-dios que, desde hace más de un cuarto de siglo, han abordado la investigación del agua en Marte a través: a) del estudio de los meteoritos de Marte (fundamen-talmente caracterizaciones mineralógi-cas y geoquímicas detalladas de fases mi-nerales hidratadas) y b) mediante todos los datos aportados en las anteriores mi-siones a Marte. Indirectamente, también ha sido muy importante la investigación de análogos terrestres que ha permitido

desarrollar modelos científicos en siste-mas geológicos terrestres relacionados con el agua (ej. sistemas hidrotermales, evaporíticos, etc.) y los experimentos realizados en las cámaras de simulación planetaria. Todos estos trabajos constitu-yen principalmente la base sobre las que se sustentan y se producen los recientes hallazgos.

Recientemente, la revista Nature Geoscience ha publicado dos descubri-mientos relacionados con evidencias de agua líquida actual en Marte, con implicaciones notables en relación con la geodinámica y la habitabilidad del pla-neta rojo. El primero de ellos se publicó el 13 de abril de 2015 (Martín-Torres et al., 2015), fue seleccionado para ilustrar la portada de la revista y el firmante del presente artículo participó como uno de los co-autores del estudio. Esta investi-gación se desarrolló gracias al análisis de los datos proporcionados por el ro-ver Curiosity (Fig. 1) sobre humedad y temperatura relativa del aire y del suelo en la zona del cráter Gale, presentando evidencias que indican la formación, de manera transitoria (noche-día), de salmueras líquidas en las zonas sub-su-perficiales de Marte, a una profundidad de apenas unos pocos centímetros. En este estudio también se indica que los cambios en el estado de hidratación de las sales existentes (fundamentalmen-te percloratos), en los primeros 15 cm

Fig. 2. Líneas recurrentes de pendiente en las paredes del cráter Garni de Marte. Imagen construida a partir de observaciones de la cámara HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) del NASA’s Mars Recon-naissance Orbiter. Créditos: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona.

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bajo la superficie, son consistentes con un intercambio activo de agua entre la atmósfera y el regolito (suelo) marciano. Tal y como se apunta en el artículo, en un rango apropiado de humedad y tempera-tura relativa, los percloratos (ClO4) son delicuescentes, originando salmueras que son estables en estado líquido. La de-licuescencia ocurre cuando, simultánea-mente, la humedad relativa del ambiente de la sal delicuescente y la temperatura ambiente está por encima de la tempera-tura eutéctica de la solución resultante. Este proceso es particularmente intere-sante en Marte, ya que constituye un in-teresante mecanismo para la formación de finos films de salmueras, donde no existen grandes cantidades de agua.

La presencia de percloratos, distri-buidos en distintas zonas de la superficie de Marte y también en el cráter Gale, ya se había detectado en trabajos previos (Leshin et al., 2013; Ming et al., 2013; Archer et al., 2013). Sin embargo, estos nuevos resultados sugieren la existencia de una actividad actual de intercambio, en un intervalo fundamentalmente día-noche entre la atmósfera y el regolito de Marte, abriendo la posibilidad de exis-tencia de un ciclo del agua, ya sugerido en trabajos previos, que afectaría a la humedad del suelo de acuerdo con un modelo de estratificación de los niveles de hidratación en la subsuperficie más somera (Martín-Torres et al., 2015).

Seis meses después, la revista Nature Geoscience publicó el segundo estudio, concretamente el 14 de octubre de 2015 (Ojha et al., 2015). Este estudio supone un salto cualitativo importante con res-pecto al anterior ya que, como se explica más adelante, ya no estaríamos hablan-do exclusivamente de un intercambio de agua en la vertical entre la atmósfera y el regolito, sino que se determina una actividad geodinámica de más calado y desarrollo. En este estudio, los autores analizan datos espectrales del Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM), un instrumento a bordo de la sonda Mars Reconnaissan-ce Orbiter. El estudio se centra en cua-tro diferentes zonas de Marte donde se habían detectado “lineas recurrentes de pendiente; término procedente de “re-curring slope lineae”) (Fig.2). Trabajos previos ya habían detectado cierta acti-vidad estacional subsuperficial en estas zonas pero este nuevo estudio confirma

la presencia de sales (percloratos), fun-damentalmente de Mg y Na y clorato de Mg en dichas líneas. Todavía se descono-ce cuál es el proceso que genera el agua líquida que precipitó los cloratos y per-cloratos identificados en los surcos mar-cianos, pero lo que sí parece claro, cada vez con más certeza, es que se refuerza la idea de la existencia de un ciclo hidro-lógico actual en Marte; un ciclo, además, estacional. Esto sería muy relevante si se confirmara, especialmente si el pro-ceso conllevara un intercambio desde las zonas subsuperficiales a las superfi-ciales: que el agua líquida ascendiera a la superficie y generara surgencias que discurren por la superficie de la torren-tera de manera efímera, pero suficiente para precipitar las sales que se han iden-tificado en esta nueva investigación. Si

se demostrara la existencia de dicho ciclo hidrológico actual, implicaría que Marte está realmente activo, obviamen-te no tanto como la Tierra, pero con la capacidad de generar modificaciones de su superficie, aunque sea de manera tan efímera y esporádica. Algo que también tiene implicaciones muy importantes en el contexto de la habitabilidad y la bús-queda de vida.

Poco a poco vamos desentrañando la complejidad y geodiversidad del pasado de Marte, mucho más rica de lo que en principio podría parecer. Asimismo, los nuevos hallazgos nos están ofreciendo una perspectiva acerca del Marte actual que nos hace ser optimistas en cuanto a su dinámica y vitalidad geológica y tam-bién sobre su habitabilidad.

Referencias

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Leshin, L. et al. (2013).Volatile, isotope and organic analysis of martian fines with theMars Curiosity Rover. Science, 341, 6153.

Martín-Torres, F.J., Zorzano, M.P., Valentín-Serrano, P., Ari-Matti Harri, Genzer, M., Kemppinen, O., Renno, N., Mischna, M., Martínez-Frías, J., Vasavada, A., Hardgrove, C., Jun, I., Chevrier, V.F., Rivera-Valentin, E.G., McEwen, A.S., Navarro-González, R., Conrad, P., Wray, J., Bo Madsen, M., Goetz, W., McConnochie, T., Cockell, C., Berger, G., Sumner, D. y Vaniman, D. (2015). Transient liquid water and water activity at Gale crater, Mars. Nature Geosciences, 8, 357–361.

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Ming, D.W., P.D. Archer Jr., D.P. Glavin, J.L. Eigenbrode, H.B. Franz, B. Sutter, A.E. Brunner, J.C. Stern, C. Freissinet, A.C. McAdam, P.R. Mahaffy, M. Cabane, P. Coll, J.L. Campbell, S.K. Atreya, P.B. Niles, J.F. Bell III, D.L. Bish, W.B. Brinckerhoff, A. Buch, P.G. Conrad, D.J. Des Marais, B.L. Ehlmann, A.G. Fairén, K. Farley, G.J. Flesch, P. Francois, R. Gellert, J.A. Grant, J.P. Grotzinger, S. Gupta, K.E. Herkenhoff, J.A. Hurowitz, L.A. Leshin, K.W. Lewis, S.M. McLennan, K.E. Miller, J. Moersch, R.V. Morris, R. Navarro-González, A.A. Pavlov, G.M. Perrett, I. Pradler, S.W. Squyres, R.E. Summons, A. Steele, E.M. Stol-per, D.Y. Sumner, C. Szopa, S. Teinturier, M.G. Trainer, A.H. Treiman, D.T. Vaniman, A.R. Vasavada, C.R. Webster, J.J. Wray, R.A. Yingst, y MSL Science Team. (2014). Volatile and organic compositions of sedimentary rocks in Yellowknife Bay, Gale Crater, Mars. Science, 343(6169), 1245267.

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Steele, A., Beaty, D.W., Amend, J., Anderson, R., Beegle, L., Benning, L. et al. (2005). The astrobiology field laboratory. MEPAG white paper, 75 pp

Tsokolov, S. (2010). A Theory of Circular Organization and Negative Feedback: Defi-ning Life in a Cybernetic Context. Astrobiology, 10(10), 1031-1042.