El rover Curiosity de la NASA, durante tres años marcianos -casi seis años para nosotros los terrícolas- ha estado olfateando el aire sobre el cráter Gale de Marte, su sitio de exploración casi ecuatorial. Utilizando su laboratorio químico portátil Sample Analysis at Mars (SAM), el rover ha averiguado no sólo de qué está hecha la atmósfera de la superficie, sino también cómo cambian sus gases con las estaciones.
Muchos de los gases de Marte «se comportan muy bien», dice Melissa Trainer, científica planetaria de la NASA y miembro del equipo del experimento SAM. Sin embargo, uno de ellos parece comportarse de una manera decididamente inesperada y totalmente extraña: el oxígeno.
Los científicos saben desde hace tiempo que el dióxido de carbono en Marte, que constituye el 95 por ciento de la atmósfera del planeta, se congela sobre los polos en invierno y se sublima de nuevo en un gas en verano. En el fino aire que rodea el cráter Gale, las mediciones del Curiosity han mostrado diminutas cantidades de argón y nitrógeno inertes que suben y bajan periódicamente como se esperaba, debido a este ciclo estacional del dióxido de carbono.
Los instrumentos del Curiosity también registraron el oxígeno atmosférico que sube y baja en momentos similares, pero en cantidades que desafían una explicación fácil. Había mucha más cantidad durante la primavera y el verano, y menos en el invierno, de lo que el vaivén estacional de otros gases podría predecir.
Eso sugiere que algo está fabricando o liberando reservas de oxígeno en los meses más cálidos y atrapándolo o tragándolo durante los fríos. Podría tratarse de un proceso geológico, químico, atmosférico o incluso biológico, pero por el momento nadie tiene la menor idea de cuál es el culpable. Y aunque el trampolín del oxígeno parece ciertamente una característica local, podría ser una peculiaridad regional o incluso global.
François Forget, científico planetario del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia, dice que este hallazgo es sorprendente, extraño y misterioso. Jon Telling, geoquímico y geomicrobiólogo de la Universidad de Newcastle, dice que tanto él como otros expertos están comprensiblemente «desconcertados»
Un desafío imprevisto se ha presentado de repente ante la comunidad científica. No está claro cuándo, o incluso si, se resolverá el caso del oxígeno demasiado entusiasta. Según Paul Niles, geólogo planetario y geoquímico analítico de la NASA, ya está muy claro que «Marte es mucho más extraño de lo que pensábamos».
Curiosity mató a las estadísticas
Las mediciones in situ de la presión, la temperatura y la composición de la atmósfera de Marte se remontan a casi medio siglo atrás, desde los aterrizadores Viking en la década de 1970 hasta los rovers Spirit, Opportunity y ahora Curiosity. Sin embargo, el conjunto SAM del Curiosity ha rastreado minuciosamente cómo cambian las cantidades de gas atmosférico marciano a lo largo de las estaciones, proporcionando así a los científicos una crónica precisa y revolucionaria de la atmósfera del planeta.
Los picos de oxígeno demasiado altos y los nadires demasiado bajos durante los meses más cálidos y más fríos, respectivamente, fueron una sorpresa. Los científicos del Curiosity sólo podían concebir dos posibilidades: o bien existía en Marte un misterioso creador y destructor de oxígeno que los científicos desconocían, o bien las mediciones eran erróneas. Trainer, autor principal del estudio que informa del descubrimiento en el Journal of Geophysical Research: Planets, subraya que esta detección y análisis llevó muchos años, con todos los posibles falsos positivos descartados.
«Creo que han hecho su debida diligencia», dice Niles. Muchas cosas pueden salir mal en estos experimentos científicos interplanetarios, desde el mal funcionamiento de los equipos hasta la contaminación. A pesar de ello, dice, «no veo ninguna razón para dudar de las mediciones de oxígeno».
«Espero que sea real», dice Forget, porque un enigma de oxígeno extraterrestre es mucho más divertido que un fallo.
Un verdadero enigma obligaría a los investigadores a volver a lo básico, dice Manish Patel, científico planetario de la Open University. «Primero debemos interrogar nuestra comprensión de los procesos conocidos para la creación de oxígeno, antes de invocar cualquier proceso nuevo, o controvertido»
Trainer y sus colegas hicieron precisamente eso. Pero aún así se quedaron cortos. La radiación solar podría estar rompiendo las moléculas de oxígeno y expulsándolas al espacio, pero este proceso parece ser demasiado lento e ineficiente para explicar las caídas estacionales observadas por el Curiosity. Tal vez la lenta descomposición del dióxido de carbono en la atmósfera podría haber liberado oxígeno, causando un pico en verano, pero de nuevo, este proceso tardaría demasiado en producir los picos observados.
El suelo marciano es rico en peróxido de hidrógeno y percloratos que contienen oxígeno. Los módulos de aterrizaje Viking demostraron que el aire cálido y húmedo podía liberar este oxígeno, pero esas condiciones no prevalecen en una parte suficiente del planeta -y mucho menos en el cráter Gale- para que los datos de SAM sean suficientes. El bombardeo del suelo por la radiación ionizante de los rayos cósmicos y las tormentas solares podría servir, pero se estima que se necesita un millón de años para crear el pico de oxígeno observado durante una única primavera.
Simplemente, no sabemos lo suficiente sobre Marte como para poder resolver este rompecabezas en particular, dice Niles. Gran parte de su química -cómo se transportan los gases por encima y dentro del planeta, qué fuentes y sumideros pueden tener- sigue siendo profundamente incierta. Por lo que sabemos, dice, los acontecimientos en el pasado de Marte podrían haber conspirado para encerrar grandes cantidades de oxígeno bajo tierra, que ahora, por alguna razón, está volviendo a la atmósfera.
Si la respuesta no se encuentra en el aire y las rocas sin vida de Marte, ¿podría ser culpable alguna forma críptica de biología alienígena? En la Tierra, la fotosíntesis y la respiración de los seres vivos provocan pequeñas fluctuaciones en la concentración de oxígeno de nuestro planeta, que por lo demás es constante. Sin embargo, no deberíamos esperar esto en Marte. «Eso está muy lejos», dice Telling: Marte parece demasiado inhóspito para una masa crítica de vida capaz de sostener cualquiera de los dos procesos. «Es casi seguro que será una reacción química no biológica»
La propia Telling no descarta una explicación biológica, pero sin embargo subraya su improbabilidad. «A la gente de la comunidad le gusta decir que será la explicación de último recurso, porque sería muy monumental», dice. Hay un montón de mecanismos abióticos, tanto conocidos como desconocidos, que hay que descartar primero antes de saltar a cualquier afirmación más sensacionalista.
Montando en la montaña rusa del metano
Este enigma del oxígeno recuerda al travieso metano de Marte, otro de los misterios del Planeta Rojo desde hace tiempo. Aunque el aire marciano contiene un nivel de fondo bajo y persistente de metano, durante años múltiples grupos independientes de científicos han afirmado haber detectado picos dramáticos e impredecibles en la abundancia atmosférica del gas. Curiosity detectó uno de estos picos en 2013, y otro sustancialmente mayor en 2019. Desconcertantemente, muchas detecciones de metano en tierra no han sido corroboradas por las naves espaciales que exploran la atmósfera en lo alto de la superficie marciana, incluyendo el Trace Gas Orbiter de la ESA y Mars Express.
El metano tiene una amplia gama de fuentes y sumideros en la Tierra. Algunas son geológicas, pero muchas son biológicas. En Marte, el metano transportado por el aire debería descomponerse rápidamente, por lo que se supone que cualquier pico se ha generado poco antes de que se realice una detección; este hecho ha alimentado la especulación sobre un progenitor microbiano marciano existente como causa de los picos observados por Curiosity. Pero al igual que con el oxígeno, «el metano también es completamente desconcertante», dice Forget. Los científicos pueden decir poco sobre él con certeza, incluyendo si aparece a escala local, regional o global, y por qué.
Si los picos de metano de Marte son genuinos, y causados por algún proceso químico aún desconocido, los científicos plantean que esto debería tener efectos en cadena para otros gases en la atmósfera, pero nunca se ha observado nada de este tipo. Hasta ahora, claro: Las lecturas de SAM del Curiosity sugieren que los niveles de oxígeno, a lo largo de las estaciones, a veces suben y bajan con las concentraciones de metano de Marte.
«Ciertamente no es una coincidencia perfecta», dice Trainer; para cada gas, los tiempos y los extremos de los picos y las caídas divergen, lo que sugiere que ambos gases están controlados por diferentes combinaciones de procesos. Sin embargo, si la danza imperfectamente sincronizada implícita entre los dos gases es real, entender el comportamiento de uno puede ayudarnos a comprender el otro.
Con tantas preguntas en la mano, ¿a dónde vamos a partir de aquí? Trainer afirma que sería muy conveniente olfatear más aire en la superficie de Marte con SAM, ya que los datos podrían utilizarse en modelos y experimentos de laboratorio para desentrañar el misterio del oxígeno maníaco de Marte.
Curiosity, sin embargo, sólo aspira gas en una única zona, por lo que sus datos no son adecuados para confirmar si esta montaña rusa de oxígeno es un fenómeno local o global, afirma Patel. Sin embargo, el Trace Gas Orbiter podría ser de gran ayuda. «Realmente apostaría mucho a que si esta variación de oxígeno es real, tiene que ser bastante global», dice Forget, y este orbitador está bien situado para determinarlo.
Es demasiado pronto para predecir si se trata de un fenómeno colosal o en miniatura, uno con una explicación rudimentaria o una raíz mucho más revolucionaria. Por el momento, dice Trainer, todo lo que podemos decir con seguridad sobre los salvajes niveles de oxígeno de Marte es que «estamos tirando de toda la comprensión actual que tenemos y diciendo, caramba, simplemente no tiene sentido».»