Científicos mapean el hielo en Marte: por qué es clave para futuras misiones espaciales

El hallazgo y mapeo de agua congelada bajo la superficie de Marte se volvió esencial para las próximas misiones espaciales. Si bien los polos del planeta concentran grandes reservas de hielo, los futuros aterrizajes y operaciones humanas se planifican en regiones de latitud media y baja, donde las condiciones son menos extremas, pero la presencia y ubicación del hielo resultan mucho más inciertas. El hielo marciano puede emplearse como materia prima para generar oxígeno y combustible, además de ofrecer información sobre la historia climática del planeta.

Dos estudios publicados en la edición especial en la revista The Planetary Science Journal presentan nuevos mapas y métodos que identifican las zonas donde es más probable encontrar hielo subterráneo. Las investigaciones fueron lideradas por Hanna Sizemore y Samuel Courville del Planetary Science Institute (PSI) en el marco del proyecto Mars Subsurface Water Ice Mapping (SWIM), una iniciativa que combina datos de distintas misiones de la NASA y aplica modelos avanzados para identificar y cuantificar el hielo subterráneo en Marte.

El valor estratégico del hielo marciano

En Marte existen distintos tipos de hielo: el más abundante es el hielo de agua, presente en grandes capas en los polos y en depósitos enterrados a poca profundidad en latitudes medias y bajas. Además, los polos contienen también hielo de dióxido de carbono (CO₂), que se acumula principalmente en invierno y se sublima durante el verano marciano.

El interés por localizar hielo de agua en Marte surge tanto de la necesidad de entender su clima pasado como de facilitar las operaciones de futuras misiones humanas. En la superficie, el hielo que existe en las regiones polares no permanece estable debido a la escasa densidad del aire marciano, que causa que el hielo se evapore sin pasar por el estado líquido. Por este motivo, los esfuerzos científicos se enfocan en detectar depósitos de hielo enterrados a poca profundidad, ya que estos se mantienen protegidos y podrían ser más accesibles para expediciones.

Según Sizemore, “el hielo excavado del subsuelo puede transformarse en hidracina, un combustible esencial para los cohetes de retorno”. Subraya que aprovechar los recursos locales (una estrategia conocida como utilización de recursos in situ, o ISRU, por sus siglas en inglés) permitiría reducir la cantidad de materiales que deben enviarse desde la Tierra y disminuiría los riesgos de las misiones. Para los científicos, además, el hielo actúa como un archivo natural que conserva información sobre el clima y la evolución del planeta.

El proyecto SWIM desarrolla mapas detallados del hielo subterráneo con el objetivo de brindar a los equipos de planificación datos confiables sobre las áreas donde resulta más probable encontrar hielo utilizable. Saber con precisión cuánta agua congelada existe y a qué profundidad se encuentra es clave, ya que de ello depende la viabilidad de extraerla con herramientas robóticas o excavadoras durante una misión.

El mapeo del hielo subterráneo en Marte se realiza mediante la combinación de diferentes técnicas e instrumentos. Los científicos utilizan datos térmicos obtenidos por espectrómetros, mediciones de hidrógeno a través de espectroscopía de neutrones y observaciones con radares de penetración, junto con el análisis de imágenes de la superficie. Estos métodos permiten inferir la presencia, cantidad y profundidad del hielo bajo el suelo, a pesar de que no se puede observar de forma directa.

Cómo se construyen los mapas del hielo marciano

El primer estudio presenta un nuevo mapa global de la distribución de hielo somero, denominado SWIM23. Este modelo compara datos térmicos del espectrómetro TES de la misión Mars Global Surveyor con otros productos previos (BF08 y PQ19), y explora las diferencias técnicas y metodológicas entre ellos. La técnica se basa en analizar cómo las distintas capas del subsuelo modifican el comportamiento térmico superficial durante el día y las estaciones.

El equipo advierte que los métodos térmicos pierden sensibilidad cuando el hielo se encuentra a más de 30 cm de profundidad, lo que genera incertidumbre en la detección dentro de las áreas más atractivas para un eventual alunizaje humano. Las discrepancias entre mapas responden a variaciones en los instrumentos utilizados, los modelos numéricos aplicados y las condiciones atmosféricas del momento de la medición.

El artículo revela que los tres mapas coinciden en señalar la presencia de hielo en el primer metro de suelo por encima de los 50° de latitud en ambos hemisferios. También resalta que, en el hemisferio norte, las diferencias entre modelos son mayores y la frontera donde el hielo pasa a ser indetectable oscila decenas de kilómetros. La utilización de mapas y métodos variados ayuda a disminuir la incertidumbre y a definir con mayor precisión las zonas donde conviene buscar hielo.

El estudio concluye que para superar las limitaciones actuales, las futuras sondas deberían priorizar el uso de radares de alta frecuencia capaces de detectar hielo a profundidades de entre 1 y 5 metros, una zona ciega para los instrumentos actuales.

Las zonas con mayor potencial para futuras misiones

El segundo estudio propone un sistema que permite calcular la probabilidad de encontrar hielo en distintas zonas de Marte. Para lograrlo, los investigadores combinan información de imágenes de la superficie, mediciones de hidrógeno, registros térmicos y datos obtenidos con radar. Este método, basado en modelos estadísticos, suma todas las evidencias disponibles y estima cuánto hielo podría haber bajo la superficie en cada lugar.

En las regiones situadas por encima de los 45° de latitud, la probabilidad de hallar hielo cerca del suelo supera el 50%. Más cerca del ecuador, los datos actuales no permiten confirmar ni descartar su presencia. El equipo aclara que el análisis no puede eliminar por completo la posibilidad de encontrar hielo en las zonas donde hay mayor incertidumbre, pero sí ayuda a identificar cuáles son las áreas donde las mediciones de hoy no son suficientes.

El estudio señala que los depósitos más accesibles y abundantes se concentran en regiones como Arcadia Planitia, Utopia Planitia y Hellas Planitia. En algunos sectores, la probabilidad de hallar “hielo en exceso” (una cantidad mayor a la que podría llenar los poros del suelo) supera el 50%. Estos mapas permiten seleccionar con más criterio los lugares para futuras expediciones y elegir mejor los instrumentos científicos de las próximas misiones.

El método no descarta que pueda haber hielo en latitudes bajas, pero advierte que los datos actuales no alcanzan para confirmarlo. El equipo indica que para reducir la incertidumbre será necesario sumar nuevas mediciones y perfeccionar los modelos utilizados. Por ahora, los mapas generados por este enfoque funcionan como una herramienta útil para orientar la exploración y la toma de decisiones en la planificación de misiones a Marte.