Investigan si la superficie de Marte se moldeó por ríos de dióxido de carbono y no de agua

Durante décadas, la imagen predominante del Marte primitivo ha sido la de un planeta cubierto por vastos océanos y ríos de agua líquida que moldearon su superficie. Esta hipótesis, basada en evidencias como redes de valles, lechos de lagos y deltas, parece irrefutable debido a la similitud con formaciones terrestres creadas por el agua.

Sin embargo, un nuevo estudio plantea una alternativa intrigante: el dióxido de carbono líquido podría haber sido otro protagonista en la configuración del paisaje marciano.

Un equipo de científicos, inspirado por estudios sobre el secuestro geológico de carbono en la Tierra, sostiene que el conocimiento limitado sobre sistemas basados en dióxido de carbono líquido podría haber llevado a subestimar su rol en Marte.

Este compuesto, bajo la densa atmósfera de un planeta Marte temprano, pudo haberse licuado y fluido por la superficie, moldeándola de forma similar al agua.

“Es difícil decir qué probabilidad hay de que esta especulación sobre el Marte primitivo sea cierta”, explicó Michael Hecht, investigador principal del instrumento MOXIE del rover Perseverance de la NASA, en una entrevista con MIT News. “Lo que sí podemos decir, y lo estamos diciendo, es que la probabilidad es lo suficientemente alta como para que no se la deba ignorar”.

La investigación combina observaciones de minerales marcianos, como carbonatos, filosilicatos y sulfatos, con experimentos en la Tierra. Estos experimentos demostraron que el dióxido de carbono líquido, en presencia de agua saturada, puede desencadenar procesos químicos intensos.

“El secuestro geológico en la Tierra ha revelado un sorprendente grado de reactividad química entre el fluido [de dióxido de carbono] y los minerales si el fluido está saturado de agua, como probablemente lo habría estado en Marte”, señalan los autores.

“Otro fluido, el CO₂ líquido, probablemente estuvo presente en la historia de Marte, al menos en el subsuelo, y podría haber sido estable en la superficie bajo una atmósfera suficientemente densa y rica en CO₂. Se han propuesto flujos de CO₂ líquido como alternativa al agua para explicar ciertas características morfológicas, aunque se acepta ampliamente que el agua es el fluido responsable de las alteraciones minerales”, sostuvieron los autores del trabajo.

Y agregaron: “Sin embargo, investigaciones experimentales sobre el almacenamiento geológico de CO₂ en la Tierra han revelado un alto grado de reactividad química entre el CO₂ y los minerales cuando el fluido está saturado de agua, como probablemente habría ocurrido en Marte.

Los productos resultantes de estas alteraciones, como carbonatos, filosilicatos y posiblemente sulfatos, son consistentes con los minerales encontrados en Marte hoy. Por lo tanto, proponemos que parte de la alteración mineral observada en la superficie marciana podría haber sido mediada por CO₂ líquido”.

Evidencia mineral y geomorfológica

El CO₂ líquido podría haber interactuado con minerales en Marte, formando carbonatos como la calcita, filosilicatos e incluso sulfatos. Estos productos químicos coinciden con los minerales detectados en el planeta rojo hoy en día. Según los investigadores, estas alteraciones pudieron haber ocurrido bajo glaciares de CO₂ o en depósitos subterráneos sellados por capas de hielo o permafrost.

Además de los efectos químicos, el CO₂ líquido pudo haber influido en la geomorfología. Su densidad, superior a la del agua, y su baja viscosidad habrían favorecido flujos más rápidos y turbulentos, capaces de transportar grandes cantidades de sedimento y tallar canales más largos y profundos.

Sin embargo, los científicos subrayan que esta hipótesis no busca excluir el papel del agua líquida en Marte. “Probablemente no haya una única respuesta correcta, y simplemente estamos sugiriendo otra posible pieza del rompecabezas”, afirmó Hecht.

El paradigma tradicional de un Marte cálido y húmedo enfrenta desafíos. Por ejemplo, el clima primitivo del planeta, dominado por una atmósfera de CO₂, no habría generado suficiente calor para mantener agua líquida estable. A esto se suma que la diversidad mineral observada en Marte, con minerales que requieren pH incompatibles, sugiere múltiples episodios de alteración bajo condiciones variables.

La idea del CO₂ líquido encaja en un modelo más diverso y transitorio. Este modelo sugiere que una combinación de procesos breves, inestables y subterráneos pudo haber dado forma al Marte que conocemos hoy. “Entender cómo pudo fluir suficiente agua líquida en el Marte primitivo para explicar la morfología y mineralogía que vemos hoy es probablemente la mayor cuestión pendiente de la ciencia marciana”, agregó Hecht.

Los experimentos en la Tierra sobre almacenamiento de dióxido de carbono ofrecen claves para entender estas hipótesis. En estos estudios, el CO₂ líquido o supercrítico, en presencia de agua saturada, desencadenó reacciones químicas que transformaron minerales como basaltos y plagioclasas en carbonatos. Estos procesos ocurrieron rápidamente en condiciones de alta temperatura y presión, similares a las que podrían haber existido en el subsuelo marciano.

Aunque las reacciones en Marte habrían sido más lentas debido a las bajas temperaturas, los investigadores creen que procesos similares podrían haber contribuido a la diversidad mineral observada. Esta teoría también explica cómo minerales con requisitos de pH opuestos, como filosilicatos y jarosita, podrían haber coexistido.

El estudio propone tres escenarios principales en los que el CO₂ líquido pudo haber estado presente en Marte:

• Lagos y ríos estables: Una atmósfera suficientemente densa habría permitido la formación de cuerpos de CO₂ líquido en la superficie, alimentados por lluvias del mismo fluido.
• Reservorios subterráneos: El CO₂ líquido podría haberse almacenado en el subsuelo, interactuando con minerales durante largos periodos.
• Fusión basal: En regiones cubiertas por hielo de CO₂, el calor geotérmico habría provocado la fusión en la base de estas capas, generando flujos de CO₂ líquido.

Los hallazgos de este estudio tienen implicaciones significativas para las misiones en Marte. Si el CO₂ líquido tuvo un papel clave en la geología del planeta, los instrumentos de futuras misiones deberán buscar evidencias de procesos específicos, como texturas minerales únicas o alteraciones químicas características.

Además, los modelos climáticos de Marte podrían beneficiarse al incluir escenarios donde el CO₂ líquido interactúa con agua y minerales. Esta perspectiva no solo amplía nuestra comprensión del pasado de Marte, sino que también podría influir en cómo interpretamos los datos de otros mundos con condiciones similares.

El paper científico enfatiza la importancia de pensar más allá de los paradigmas terrestres para comprender Marte. La interacción entre el agua líquida y el dióxido de carbono líquido pudo haber sido un proceso complementario, en lugar de excluyente. Según los investigadores, este enfoque multidimensional es esencial para descifrar la historia geológica del planeta rojo.

Como concluyó Hecht, “para comprender lo que podría haber sucedido en Marte es necesario pensar más allá de los confines de la Tierra y explorar posibilidades que se salgan de los supuestos tradicionales”. Este llamado a la creatividad científica subraya que, en el estudio de Marte, aún queda mucho por descubrir y comprender.