Un nuevo estudio revela que los impactos de asteroides en el antiguo Marte podrían haber producido ingredientes clave para la vida si la atmósfera marciana fuera rica en hidrógeno. Una atmósfera primitiva rica en hidrógeno en Marte también podría explicar cómo el planeta se mantuvo habitable después de que su atmósfera se hiciese más fina. El estudio utilizó datos del rover Curiosity de la NASA en Marte y fue realizado por investigadores del equipo utilizando datos del instrumento SAM (Análisis de Muestras en Marte) de Curiosity.
Estos ingredientes clave son nitritos (NO2)y nitratos (NO3), formas fijadoras de nitrógeno que son importantes para el establecimiento y la sostenibilidad de la vida tal y como la conocemos. Curiosity los descubrió en muestras de suelo y roca que tomó mientras atravesaba el Cráter Gale, el lugar donde se encontraban antiguos lagos y sistemas de aguas subterráneas en Marte.
Para comprender cómo se pudo haber depositado el nitrógeno fijo en el cráter, los investigadores necesitaron recrear la atmósfera marciana temprana aquí en la Tierra. El estudio, dirigido por el Dr. Rafael Navarro-González y su equipo de científicos del Instituto de Ciencias Nucleares de la Universidad Nacional Autónoma de México en la Ciudad de México, utilizó una combinación de modelos teóricos y datos experimentales para investigar el papel que juega el hidrógeno en la alteración de nitrógeno en nitritos y nitratos usando la energía de los impactos de asteroides.
En el laboratorio, el grupo utilizó pulsos de rayos láser infrarrojos para simular las ondas de choque de alta energía creadas por los asteroides que golpean la atmósfera. Los pulsos se enfocaron en un matraz que contenía mezclas de hidrógeno, nitrógeno y gases de dióxido de carbono, que representan la atmósfera marciana primitiva. Después de los pulsos con el láser, se analizó la mezcla resultante para determinar la cantidad de nitratos formados. Los resultados fueron sorprendentes.
«La gran sorpresa fue que el rendimiento de nitrato aumentó cuando el hidrógeno se incluyó en los experimentos con descargas de láser que simularon los impactos de asteroides», dijo Navarro-González. “Esto parecía ir contra el sentido común, ya que el hidrógeno conduce a un ambiente deficiente en oxígeno, mientras que la formación de nitrato requiere oxígeno. Sin embargo, la presencia de hidrógeno condujo a un enfriamiento más rápido del gas calentado por choque, atrapando el óxido nítrico, el precursor del nitrato, a temperaturas elevadas donde su rendimiento fue mayor «.
Aunque estos experimentos se realizaron en un entorno de laboratorio controlado a millones de kilómetros del Planeta Rojo, los investigadores querían simular los resultados obtenidos de Curiosity utilizando el instrumento SAM del rover. SAM toma muestras perforadas de roca o recogidas de la superficie por el brazo mecánico del rover y las hornea para observar las huellas químicas de los gases liberados.
«SAM en Curiosity fue el primer instrumento en detectar nitratos en Marte», dijo Christopher McKay, coautor del artículo en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California. “Debido a los bajos niveles de nitrógeno en la atmósfera, el nitrato es la única forma de nitrógeno biológicamente útil en Marte. Por lo tanto, su presencia en el suelo es de gran importancia astrobiológica. Este documento nos ayuda a comprender las posibles fuentes de ese nitrato «.
¿Por qué los efectos del hidrógeno resultan tan fascinantes? Aunque la superficie de Marte es fría e inhóspita hoy en día, los científicos piensan que una atmósfera más gruesa enriquecida en gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono y el vapor de agua podrían haber calentado al planeta en el pasado. Algunos modelos climáticos muestran que la adición de hidrógeno en la atmósfera puede haber sido necesaria para elevar las temperaturas lo suficiente como para tener agua líquida en la superficie.
«Tener más hidrógeno como gas de efecto invernadero en la atmósfera es interesante por el bien de la historia climática de Marte y por la habitabilidad», dijo Jennifer Stern, geoquímica planetaria del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y uno de los coinvestigadores del estudio. “Si tiene un vínculo entre dos cosas que son buenas para la habitabilidad: un clima potencialmente más cálido con agua líquida en la superficie y un aumento en la producción de nitratos, que son necesarios para la vida, es muy emocionante. Los resultados de este estudio sugieren que estas dos cosas, que son importantes para la vida, encajan entre sí y una mejora la presencia de la otra «.
Aunque la composición de la atmósfera marciana primitiva sigue siendo un misterio, estos resultados pueden proporcionar más piezas para resolver este rompecabezas climático.