Presencia de agua en Marte

thumb|300px|Impresión artística de una hipotética superficie marciana en el pasado, basada en datos geológicos.

La presencia de agua en Marte se investiga desde hace mucho tiempo. La geografía del planeta parece indicar fuertes accidentes que habrían sido producidos por el agua en tiempos pasados, en condiciones ambientales muy diferentes de las actuales. Hoy la atmósfera de Marte se estima que tiene un 0,01 % de agua en forma de vapor y se sabe que hay también agua helada en el subsuelo. La presión atmosférica marciana es muy inferior a la de la Tierra y la temperatura también; estas condiciones ambientales hacen que el ciclo del agua en Marte sea diferente al de la Tierra, puesto que esta pasa directamente de estado sólido a gaseoso y viceversa sin pasar por el estado líquido.

En julio de 2018, científicos británicos informaron sobre el descubrimiento de un lago subglacial en Marte, a 1,5 km (0,93 mi) debajo del casquete glacial meridional y extendiéndose unos 20 km (12 mi), el primer cuerpo de agua estable conocido en el planeta.Melosh, H.J., 2011. Planetary surface processes. Cambridge Univ. Press., pp. 500. Casi toda el agua en Marte hoy existe como hielo, aunque también existe en pequeñas cantidades como vapor en la atmósfera y ocasionalmente como salmueras líquidas de bajo volumen en suelos poco profundos de Marte. El único lugar donde el hielo de agua es visible en la superficie está en el casquete polar del norte. Abundante hielo de agua también está presente debajo del casquete polar permanente de dióxido de carbono en el polo sur marciano y en el subsuelo poco profundo en condiciones más templadas. Se han identificado más de cinco millones de km³ de hielo en la superficie del Marte o cerca de ella, lo suficiente como para cubrir todo el planeta a una profundidad de 35 m (115 pies). Es probable que aún más hielo esté encerrado en el subsuelo profundo.Carr, 2006, p. 173. Czechowski, L., et al., 2023. The formation of cone chains in the Chryse Planitia region on Mars 771 and the thermodynamic aspects of this process. Icarus, 772 doi.org/10.1016/j.icarus.2023.115473

En la actualidad, puede existir algo de agua líquida transitoriamente en la superficie marciana, pero limitada a restos de humedad disuelta de la atmósfera y películas delgadas, que son ambientes desafiantes para la vida conocida. No existen grandes cuerpos de agua líquida en la superficie del planeta, porque la presión atmosférica promedia solo 600 pascales (0.087 psi) - alrededor del 0.6% de la presión media del nivel del mar - lo que lleva a una rápida evaporación (sublimación) o congelamiento rápido. Antes de hace 3.800 millones de años, Marte pudo haber tenido una atmósfera más densa y temperaturas superficiales más altas, permitiendo grandes cantidades de agua líquida en la superficie, posiblemente incluyendo un gran océano que pudo haber cubierto un tercio del planeta. Aparentemente, el agua también fluyó a través de la superficie durante períodos cortos a diversos intervalos más recientemente en la historia de Marte.Carr, 2006, pp 144–147. El 9 de diciembre de 2013, la NASA informó que, basándose en la evidencia del rover Curiosity que estudiaba Aeolis Palus, Gale Crater contenía un antiguo lago de agua dulce que podría haber sido un ambiente hospitalario para la vida microbiana.

Muchas líneas de evidencia indican que el hielo de agua es abundante en Marte y ha jugado un papel importante en la historia geológica del planeta. El inventario actual de agua en Marte puede estimarse a partir de imágenes de naves espaciales, técnicas de teledetección (mediciones espectroscópicas, radar, etc.) e investigaciones de superficie de aterrizadores y rovers. La evidencia geológica del agua pasada incluye canales de salida enormes tallados por inundaciones, redes antiguas de ríos, deltas, y lechos de los lagos; y la detección de rocas y minerales en la superficie que solo podrían haberse formado en agua líquida. Numerosas características geomórficas sugieren la presencia de hielo molido (permafrost) y el movimiento del hielo en los glaciares, tanto en el pasado reciente como en el presente. Los barrancos y las líneas de laderas a lo largo de los acantilados y las paredes del cráter sugieren que el agua que fluye continúa formando la superficie de Marte, aunque en un grado mucho menor que en el pasado antiguo.

Aunque la superficie de Marte estuvo periódicamente húmeda y podría haber sido hospitalaria para la vida microbiana hace miles de millones de años, el ambiente actual en la superficie es seco y se congela, probablemente presentando un obstáculo insuperable para los organismos vivos. Además, a Marte le falta una atmósfera gruesa, capa de ozono y campo magnético, lo que permite que la radiación solar y cósmica golpee la superficie sin obstáculos. Los efectos dañinos de la radiación ionizante sobre la estructura celular es otro de los principales factores limitantes en la supervivencia de la vida en la superficie. Por lo tanto, las mejores ubicaciones posibles para descubrir la vida en Marte pueden ser en entornos subsuperficiales. El 22 de noviembre de 2016, la NASA informó haber encontrado una gran cantidad de hielo subterráneo en Marte; el volumen de agua detectado es equivalente al volumen de agua en el Lago Superior.

Comprender el alcance y la situación del agua en Marte es vital para evaluar el potencial del planeta para albergar vida y para proporcionar recursos utilizables para futuras exploraciones humanas. Por esta razón, "Seguir el agua" fue el tema de ciencia del Programa de Exploración de Marte (MEP) de la NASA en la primera década del . Los descubrimientos realizados por Mars Odyssey 2001, Mars Exploration Rovers (MER), Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) y Mars Phoenix han sido fundamentales para responder preguntas clave sobre la abundancia y distribución del agua en Marte. El orbitador Mars Express de la ESA también ha proporcionado datos esenciales en esta misión.NASA Mars Exploration Program Overview. http://www.nasa.gov/mission_pages/mars/overview/index.html . Mars Odyssey, Mars Express, MER Opportunity rover, MRO y Mars Science Lander Curiosity rover todavía están enviando datos desde Marte, y se siguen haciendo descubrimientos.

Antecedentes históricos

La noción de agua en Marte precedió a la era espacial por cientos de años. Los primeros observadores, utilizando telescopios ópticos, asumieron correctamente que los casquetes y las nubes polares de color blanco eran indicadores de la presencia de agua. Estas observaciones, junto con el hecho de que Marte tiene un día de 24 horas, llevó al astrónomo William Herschel a declarar en 1784 que Marte probablemente ofrecería a sus hipotéticos habitantes "una situación en muchos aspectos similar a la nuestra".Sheehan, 1996, p. 35.

A principios del , la mayoría de los astrónomos reconocían que Marte era mucho más frío y seco que la Tierra. La presencia de océanos ya no se aceptaba, por lo que el paradigma cambió a una imagen de Marte como un planeta "moribundo" con solo una escasa cantidad de agua. Las áreas oscuras, que se podía ver como cambiaban estacionalmente, fueron consideradas entonces como extensiones de vegetación. La persona responsable de popularizar esta visión de Marte fue Percival Lowell (1855 – 1916), quien imaginó una raza de marcianos construyendo una red de canales para llevar agua desde los polos a los habitantes establecidos en el ecuador del planeta. A pesar de generar un tremendo entusiasmo público, las ideas de Lowell fueron rechazadas por la mayoría de los astrónomos. El consenso científico establecido por entonces es probablemente mejor resumido por el astrónomo inglés Edward Maunder (1851-1928), quien comparó el clima de Marte con "las condiciones sobre un pico de seis mil metros de altura en una isla del Ártico, donde solamente se podría esperar que sobreviviesen los líquenes".hartmann, 2003, p. 20.

Mientras tanto, muchos astrónomos estaban refinando la herramienta de la espectroscopia planetaria con la esperanza de determinar la composición de la atmósfera de Marte. Entre 1925 y 1943, Walter Adams y Theodore Dunham del Observatorio del Monte Wilson intentaron identificar el oxígeno y el vapor de agua en la atmósfera marciana, con resultados generalmente negativos. El único componente de la atmósfera marciana conocida con certeza fue el dióxido de carbono (CO2) identificado espectroscópicamente por Gerard Kuiper en 1947.Sheehan, 1996, p. 150. El vapor de agua no fue detectado inequívocamente en Marte hasta 1963.

thumb|left|Imagen tomada por el Mariner 4, mostrando un planeta estéril (1965)

La composición de los casquetes polares de Marte, se había asumido que estaban formados por hielo de agua desde los tiempos de Cassini (1666). Sin embargo, esta idea fue cuestionada por algunos científicos en el , que pensaron en el hielo de CO2 debido a la baja temperatura total del planeta y a la apreciable carencia evidente de agua. Esta hipótesis fue confirmada teóricamente por Robert Leighton y Bruce Murray en 1966. Actualmente se sabe que los casquetes invernales en ambos polos se componen principalmente de hielo de CO2, pero que permanece una capa permanente (o perenne) de hielo de agua durante el verano en el Polo Norte. En el Polo Sur, un pequeño casquete de hielo de CO2 permanece durante el verano, pero esta capa también está cubierta por el hielo de agua.

La pieza final del rompecabezas del clima marciano fue proporcionada por el Mariner 4 en 1965. Las granuladas imágenes de televisión enviadas por la nave espacial mostraron una superficie dominada por cráteres de impacto, lo que implicaba que la superficie era muy antigua y no había experimentado el nivel de erosión y actividad tectónica presente en la Tierra. Poca erosión significaba que el agua líquida no había desempeñado probablemente un papel grande en la geomorfología del planeta durante miles de millones de años. Además, las variaciones en las señales de radio de la nave espacial a medida que pasaba detrás del planeta permitían a los científicos calcular la densidad de la atmósfera. Los resultados mostraron una presión atmosférica inferior al 1% de la tierra en al nivel del mar, excluía de forma efectiva la existencia de agua líquida, que rápidamente herviría o se congelaría a presiones tan bajas. Estos datos generaron una visión de Marte como un mundo muy parecido a la Luna, pero con una tenue atmósfera capaz de mover el polvo alrededor alrededor del planeta. Esta visión de Marte duraría casi otra década, hasta que el Mariner 9 mostró un Marte mucho más dinámico, con indicios de que el ambiente del pasado del planeta fue menos inclemente que el actual.

El 24 de enero de 2014, la NASA informó acerca de que los vehículos exploradores Curiosity y Opportunity estaban buscando evidencias de antigua vida en Marte, incluyendo indicios de una biosfera basada en microorganismos de nutrición autótrofa, quimiótrofa o litótrofa, así como la antigua presencia agua, incluyendo planicies lacustres (llanuras relacionadas con ríos antiguos o lagos) que pudieran haber sido habitables.

Durante muchos años se pensó que los restos observados de las inundaciones fueron causados por la liberación de un acúmulo de agua global, pero una investigación publicada en 2015 revela depósitos regionales de sedimentos y de hielo formados 450 millones de años antes de convertirse en flujos de agua. Así, "la deposición de sedimentos de los ríos y el derretimiento glacial rellenaron cañones gigantes en el fondo del antiguo océano primordial que había ocupado las tierras bajas del norte del planeta", y "fue el agua preservada en estos sedimentos de los cañones la que fue liberada más tarde formando grandes inundaciones, cuyos efectos pueden ser vistos hoy."

Primeros indicios