Los especialistas de la agencia espacial estadounidense están usando un nuevo y superdetallado mapa marciano para localizar bolsas de hielo bajo la superficie del planeta rojo, lo que les ayudará a decidir dónde deberían amartizar los primeros astronautas que pisen Marte, posiblemente en 2033.
Este año supone una oportunidad de oro para lanzar el primer viaje tripulado, ya que tendrá lugar un acercamiento entre los dos planetas. Cuanta más agua haya disponible en Marte, menor cantidad será la que tengan que llevar hasta allí las misiones con seres humanos.
En efecto, el hielo enterrado constituirá un recurso básico para las primeras personas que pisen Marte, ya que servirá como fuente de agua potable y un ingrediente clave para el combustible de los cohetes. Además, el líquido vital también será objeto de estudio científico: los mismos astronautas —o los robots que los acompañen— podrán, algún día, recolectar con la ayuda de taladros especializados núcleos de hielo de la misma manera que lo hacen los científicos en los glaciares de la Tierra.
Recordemos que los taladros son capaces de perforar desde cientos hasta miles de metros de hielo y pueden proporcionar de este modo un registro detallado de las condiciones climáticas en épocas remotas, que se remontan a cientos de miles de años. En Marte, estas perforaciones permitirán a los científicos conocer la historia climática del planeta rojo y explorar hábitats potenciales, pasados o presentes, para la vida microbiana.
Llegados a este punto, más de uno se puede estar preguntando lo siguiente: ¿cómo, que hay hielo en Marte? ¿Hielo… de agua congelada? Los profanos estamos acostumbrados a pensar que el cuarto planeta en orden de distancia al Sol está más seco que la mojama, pero no es así.
En esta ilustración, los astronautas de la NASA perforan el subsuelo de Marte. La agencia está creando nuevos mapas que muestran dónde es más probable que el hielo sea fácilmente accesible para los futuros astronautas. Crédito: NASA
Hay más de cinco millones de kilómetros cúbicos de hielo en la superficie del Marte actual o cerca de ella.
Se conoce la existencia del hielo de agua marciano desde hace más de doscientos años, porque los casquetes polares marcianos son visibles desde la Tierra con la ayuda de telescopios. Y desde que comenzó la carrera espacial en los sesenta, las imágenes recopiladas por las naves espaciales que sobrevolaban el planeta mostraban accidentes geológicos que sugerían que fueron formados por antiguos glaciares. En la última década, los datos de los radares de penetración terrestre y otros detectores en órbita han permitido confirmar que bajo una buena parte de la superficie marciana hay hielo de agua.
El volumen no es nada despreciable: los geólogos planetarios calculan que hay más de cinco millones de kilómetros cúbicos de hielo en la superficie del Marte actual o cerca de ella. Si se derritiera, habría agua suficiente para cubrir todo el planeta hasta una profundidad de 35 metros. Y esto no es todo: es probable que aún haya más hielo encerrado en las profundidades del subsuelo marciano.
La delgada atmósfera marciana deja escapar el agua.
La mayor parte del hielo marciano se encuentra bajo tierra porque si sale a la superficie desaparece en un pispás. Esto es así porque el calor de la luz solar y una atmósfera delgada hacen que el hielo expuesto se sublime: pase directamente de un estado sólido a gas sin derretirse… Y se esfume. Solo los polos permanecen lo suficientemente fríos como para permitir que el hielo de agua quede expuesto durante todo el año, pero esas regiones son demasiado frías para que los astronautas —o robots— sobrevivan durante mucho tiempo.
Aquí es donde entra en juego el proyecto llamado Subsurface Water Ice Mapping (SWIM), que está dirigido por el Instituto de Ciencias Planetarias de Tucson, en Arizona, y administrado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, en el sur de California. Se puso en marcha en 2017 para mapear el hielo de agua subsuperficial del planeta rojo. Hasta ahora, los científicos al frente de esta operación habían completado tres mapas de hielo subterráneo: el cuarto, el más detallado de todos, acaba de ver la luz.
Hay que recordar que el SWIM reúne datos de varias misiones de la NASA, como son la Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), la Mars Odyssey de 2001 y la Mars Global Surveyor, actualmente inactiva. Utilizando una mezcla de conjuntos de datos, los expertos han identificado los lugares más probables para encontrar hielo marciano al que podrían acceder desde la superficie las futuras misiones tripuladas.
Unos lugares atractivos para recibir a los astronautas.
Los instrumentos de estas naves espaciales han detectado lo que parecen ser masas de agua congelada subterránea a lo largo de las latitudes medias de Marte. Dentro de esta banda, las latitudes medias que más atractivas resultan para los intereses de la NASA son las del norte, ya que cuentan con una atmósfera más espesa que la que reina en la mayoría de las otras regiones del planeta. Este mayor espesor atmosférico facilita el frenado de una nave espacial en descenso.
La zona ideal para el amartizaje de los primeros astronautas que pisen el planeta rojo sería un punto en el extremo sur de dicha región que estuviera lo suficientemente al norte, para que haya hielo, pero lo suficientemente cerca del ecuador, para garantizar las temperaturas más cálidas posibles para los astronautas en una región donde reina el frío extremo.
«Si envías seres humanos a Marte, querrás acercarlos lo más posible al ecuador —dice Sydney Do, director del proyecto SWIM del JPL—. Cuanta menos energía tengas que invertir en mantener calientes a los astronautas y su equipo de apoyo, mayor será la cantidad de la que dispondrás para otras cosas que necesitarán».
Los tres mapas confeccionados con anterioridad se basaban en imágenes de baja resolución, radares y mapeadores térmicos y espectrómetros que insinuaban la presencia de hielo oculto bajo la superficie marciana, pero ni permitían confirmar su presencia ni la cantidad. Para elaborar el cuarto mapa del SWIM, los científicos echaron mano de dos cámaras de mayor resolución a bordo de la Mars Reconnaissance Orbiter, que fue lanzada el 12 de agosto de 2005 para explorar con detalle el planeta con el fin de examinar potenciales zonas de aterrizaje para futuras misiones.
Los datos de la Context Camera se utilizaron para perfeccionar los mapas del hemisferio norte y, por primera vez, se incorporaron los datos de la HiRISE (High-Resolution Imaging Science Experiment) para proporcionar la perspectiva más detallada de la línea divisoria del hielo lo más cerca posible del ecuador.
El cráter de impacto que expone el hielo en el centro de esta imagen es un ejemplo de lo que los científicos buscan cuando mapean los lugares donde los futuros astronautas deberían aterrizar en Marte. Foto: NASA
Los meteoritos desentierran el hielo
Los científicos utilizan habitualmente la HiRISE para estudiar nuevos cráteres de impacto causados por meteoritos que pueden haber excavado trozos de hielo. La mayoría de estos cráteres no tienen más 10 metros de diámetro, aunque en 2022 HiRISE captó un cráter de impacto de 150 metros de ancho que reveló una veta madre de hielo que se había estado escondiendo de los investigadores debajo de la superficie marciana. En este sentido, la cámara estéreo de alta resolución (HRSC) a bordo de la nave espacial Mars Express de la ESA también detectó una mancha de agua congelada en el suelo de un cráter situado cerca del polo norte marciano.
«Estos impactos que sacan a la luz la presencia de hielo proporcionan una valiosa información sobre el terreno, ya que nos muestran lugares donde la presencia de hielo en el suelo es inequívoca —comenta Gareth Morgan, codirector del SWIM en el Instituto de Ciencias Planetarias. Y añade—: Podemos utilizar estos lugares para comprobar que nuestros métodos cartográficos son correctos».
Además de los impactos que dejan al descubierto el hielo, el nuevo mapa incluye observaciones realizadas por el HiRISE del denominado terreno poligonal, en el que la expansión y contracción estacional del hielo subterráneo hace que aparezcan en el terreno unas características grietas poligonales. La observación de estos polígonos alrededor de los cráteres de impacto, frescos y llenos de hielo, es otro indicio más de que hay más hielo oculto bajo la superficie en estos puntos concretos.
Imagen de anaglifo 3D del cráter con hielo en el fondo captada por la sonda Mars Express de la ESA.
Foto: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)
Por otro lado, los astrónomos saben que la cantidad de agua congelada en las latitudes medias marcianas no es uniforme; hay puntos en los que hay más, y puntos en los que hay menos. Esto, a fecha de hoy, es un misterio. «El nuevo mapa SWIM podría conducir a nuevas hipótesis sobre por qué ocurren estas variaciones», dice Nathaniel Putzig, también codirector del SWIM en el Instituto de Ciencias Planetarias. También podría ayudar a esclarecer cómo evolucionó el antiguo clima marciano con el tiempo, que dejó una mayor cantidad de agua helada en unos sitios y una menor en otros.
Los científicos del SWIM esperan que la valiosa información que está proporcionando el proyecto sobre el líquido vital sirva para espolear una nueva misión en ciernes. Nos referimos a la Mars Ice Mapper, un orbitador que estaría equipado con un potente radar diseñado a medida para buscar hielo próximo a la superficie más allá de donde HiRISE ha confirmado su presencia.
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