Metano y Agua en Marte

¿Por qué estudiarlos?

Leticia Argelia Rivera Ju

Fecha: 2020-04-13


En la tierra la producción de metano, un gas formado por un carbono y cuatro hidrógenos, y el agua, por dos moléculas de hidrógeno y una de oxígeno, están relacionadas con la vida; el primero se origina por la extracción de hidrocarburos es decir, petróleo considerado de derivados fósiles, o bien, como resultado del metabolismo de seres vivos; el agua en cambio, es necesaria para el funcionamiento celular de todos los organismos vivos como plantas, hongos, líquenes, microorganismos y animales de todas las especies y en la última inserción de la escala evolutiva, el ser humano.

 

En el cuarto planeta del Sistema Solar, que corresponde a Marte, se presentan variaciones de metano marcadas durante cada estación al observarse ascenso durante el verano y descenso en invierno (Fig.1), el agua  también aparece con las estaciones lo que resulta muy interesante a varias disciplinas científicas y en especial al área de las ciencias biológicas ¿Estará o no relacionado éste fenómeno con la vida? Además de las variaciones ¿Qué se ha descubierto hasta el momento?

 


Variación anual de metano en Marte

 

Fig 1. Variación estacional de metano observable en el planeta. Figura de la NASA- JPL (Tomado de la revista en línea space.com, 2019).

 

¿Dónde se encuentra el Metano? “Un estudio publicado por Hartwick,  y col..2019, describe la detección de metano cerca del cráter Gale en la superficie de Marte el 16 de junio de 2013, mediante el uso de instrumentos en el orbitador Mars Express. Lo importante de la fecha es que el Curiosity  de la NASA,  detectó metano en el cráter Gale el día previo”.

 

¿Qué quiere decir esto?

 

Esta es la pregunta que todos nos hacemos desde que se recibió la noticia de la presencia de metano encontrado en el cuarto planeta, hace ya poco más de siete años, y que en la actualidad, se ha calculado la cantidad, lo que trajo un verdadero revuelo en todos los ámbitos científicos cuando el rover Curiosity de la NASA, envió información referente al este gas al reportar 21 partes por billón (ppb) de unidades por volumen, es decir, que para cada volumen de aire marciano, una billonésima parte es metano; pese a que esta cantidad es pequeña, lo interesante aquí, es su comportamiento estacional. Algunos estudiosos están sorprendidos de la manera en que varía este gas en el planeta rojo, lo que  nos lleva a la siguiente pregunta:

 

¿Cómo se originó?

 

Una explicación es que los clatratos; estructuras cristalinas con agua que atrapan moléculas en este caso metano (Fig.2), lo que pudiera explicar la liberación del gas acumulado hace millones de años, de este modo, al acercarse la primavera y el verano, se desprende mayor cantidad que durante el invierno (García, 2015) pero también, la posibilidad de que el metabolismo de microorganismos se incremente como resultado del aumento de la temperatura por la inclinación del eje marciano (Fig.4) y por ende, la absorción de rayos ultravioleta (200-400 nm),  lo que provocaría liberación de gas metano tanto por clatrato, volcanes extintos que atraparían el metano, rocas de olivino y posibles microorganismos presentes en el subsuelo (ESA, 2018).

 

Esto tendría grandes implicaciones para la biología, en especial, el área de la microbiología, citología y genética;  otras áreas que la apoyan e igualmente importantes son la bioquímica y la química orgánica; demás está decir, que las ciencias que se utilizan como la geología, física y astrobiología han ayudado a comprender lo que en este momento está sucediendo en nuestro vecino rojo.   

 


Posible origen de metano en Marte

 

 

 

Fig.2 Las partes del subsuelo y  un poco más internas, podrían estar originando metano ya sea almacenado en forma de clatratos, por rocas de olivino, o bien, de origen microbiano como resultado metabólico, liberado en forma de gas a la superficie  (Tomado de ESA, 2018).  

 

Entonces.. ¿Agua en Marte? ¿Cómo se puede probar su existencia?

 

Se considera que Marte fue un planeta donde existía agua en abundancia, esta información nos ha llegado a través de las sondas espaciales como la Mars Express. Estudios llevados a cabo algunos mencionados en la revista Nature, corroboran que en la antigüedad existieron lagos interconectados distribuidos en el subsuelo, que con el tiempo, provocaron acumulación de minerales importantes para el desarrollo de la vida, encontrados en arcillas, carbonatos y silicatos, como cuando se originó la vida en nuestro planeta. Esto en referencia al Mars Explorer Opportunity por sus siglas en inglés que hablaban de la presencia de líneas de costa y anillos en llanuras y antiguas paleoplayas, revelado por estudios topográficos de longitud de onda larga; la Mars Express,  ha descubierto la primera evidencia geológica de un sistema de antiguos lagos, que se conectaban y que antaño recorrieron el subsuelo del Planeta Rojo, cinco de los cuales podrían contener minerales  fundamentales para la vida como hierro, magnesio, carbonatos, nitratos entre otros.

 

¿Por qué tanto frenesí?

 

Desde el año 2003 llamaron la atención de manera especial el Cráter Gale y Meridiani Planum (planicie marciana), debido a la presencia de hematita gris cristalina, que indicaría que existieron o todavía estarían presentes manantiales de agua caliente en el subsuelo,  o de estanques de agua líquida;  en referencia al  Mars Explorer Opportunity  (MER)  por sus siglas en inglés citado en la revista Agu100 Advancing Earth and Space Sciences.

 

Continuamos con asombro

 

Desde el 2011, se observó que el planeta tenía una sobresaturación de agua que no se esperaba estuviera presente, por el contrario, en caso de que existiera debería localizarse en forma de rocío o bien, de hielo, como sucede en la tierra debido a las bajas temperaturas reinantes, a pesar de ello, la naturaleza parece ser otra, lo que ha tomado por sorpresa que ésta sobresaturación se puede encontrar hasta una altura de 50 Km. desde la superficie a la atmósfera, según la revista UNIVERSITAM, Ciencia, Investigación Tecnología y Desarrollo que toma de referencia los estudios llevados a cabo por Maltagliati   y col.,(2011).

 

Y como si fuera poco …

 

Durante el  2018 se detectó agua bajo el polo sur y en algunos volcanes como el Cráter Korolev (FIg.3), lo cual sólo se había predicho mediante modelos pero estudios realizados por Orosei,  y col. (2018), argumentan lo siguiente: “Se sabe que Marte alberga grandes cantidades de agua en forma sólida o gaseosa, y las rocas superficiales muestran una clara evidencia de que hubo agua líquida en el planeta en el pasado distante. Se ha debatido durante mucho tiempo si queda agua líquida en Marte. Se utilizó el radar de la nave espacial Mars Express para buscar agua líquida en el sur de Marte. Se detectó un lago de agua líquida de 20 km de ancho debajo de hielo sólido en la región del Planum Austral, el que no se congela con sales disueltas y la presión de hielo superficial.

 


Cráter Marciano Korolev cubierto de hielo

 

 

Fig. 3 Imagen del cráter Korolev cubierto de hielo tomado  de la Agencia Espacial Europea por el Mars, el  21 de Marzo de 2018,  obtenida  de la revista Astronomy.

 

La presencia de agua líquida en Marte tiene implicaciones para la astrobiología y la futura exploración humana según la evidencia de radar al detectar  agua líquida subglacial en Marte”.  (Mastroianni   y col., 2018).


 

Variaciones en el eje marciano

 

 

 

Fig. 4  Las variaciones en la oblicuidad de Marte provocan cambios en la distribución del hielo sobre su superficie. (J. Head/NASA/JPL)

 

 

  Y la pregunta esperada  ¿Existe o no vida?

 

Se considera que en el pasado Marte tenía vida en abundancia y aun no se logra aclarar que la hizo desaparecer, algunos estudios apuntan que el planeta tuvo un campo magnético fuerte, que desapareció y despojó la atmósfera del planeta, debido a que existen sitios antiguos de la corteza que están altamente magnetizadas (Andrews, 2019, Langlais y col., 2019). Pudiera haber formas de vida simples adaptadas a tales condiciones (Mateo, 2019).

 

  1. Evidencias antiguas

 

 

El caso del meteorito ALH84001  supone que fue desprendido de la superficie de Marte hace 16 millones de años, y llegó a la Tierra hace 13.000 años, cayendo en la Antártida recogido en 1984, es hasta 1996 cuando el equipo del doctor McKay propuso por primera vez que podría contener restos de actividad biológica originada por bacterias. Se descubrieron cristales de magnetita de un sólo dominio o categoría (Fe3O4) o greigita y (Fe3S4) rodeados por una membrana biológica, (Friedman,  2001). La hipótesis se planteó en base al descubrimiento de glóbulos de carbonato en el interior del meteorito, constituidos cuando aún formaba parte de la superficie de Marte, por infiltración de agua líquida rica en CO2 en las fracturas de la roca.

 

 

  1. Posibles formas de vida

 

 

El periódico científico ABC CIENCIA, comentó que se han realizado comparaciones con nuestro planeta ejemplo la Antártida, dónde las temperaturas de- 0. 6 0 C a profundidades de 1 Km se ha encontrado vida inesperada, lo que ocasionó gran sorpresa, de ahí se parte de la idea que pudiera haber algo similar en nuestro vecino rojo.

 

La premisa entonces es que existirían microorganismos similares a arqueas, quimiolitotrófas (compuestos químicos presentes en rocas) así como bacterias, que para nosotros resultarían extremófilas, es decir, organismos que crecen en condiciones extremas, mientras que para el entorno reinante de dicho planeta, sólo estarían aclimatadas al ambiente según lo dicho por Mateo (2019), que llegó a esta conclusión al realizar simulaciones con la cámara de simulación de atmósferas y superficies planetarias PASC.

 

 

Hablemos de generalidades genéticas para comprender un poco lo que pudiera estar sucediendo…

 

 

En la tierra los cambios evolutivos del genoma microbiano a nivel intracelular (dentro de la célula) incluyen mutaciones o cambios en el material genético, deleciones  conocidas como pérdida de uno o más genes, o adiciones, que es el aumento de los mismos, incluido los  presentes en el medio intercelular (dentro de la célula) al permitir una transferencia en la que un microorganismo adquiere ADN de otro, según lo comentan  Guerrero  y col.,(2018), algo similar, pudiera haber pasado en Marte, además, la presión de los cambios ambientales que sufrió el planeta (como se explicó al principio),  posibilita la probabilidad de la selección natural (Op. cit).

 

Las variaciones metanogénicas  (formación de metano) pudieran tener sentido en el momento de deshielos en cambios estacionarios, cuando el aumento de la temperatura se incrementa, y con ello, el metabolismo de los microorganismos, y disminuye, cuando el invierno se avecina, esto indicaría, que no sólo se debería a aspectos geológicos abióticos de origen volcánico o hidrotermal, sino estarían involucrados posibles aspectos biológicos (Holland  y col., 2013).

 

La NASA  en Enero de 2020, mencionó que después de eliminar 60 sitios de posible amartizaje para el rover 2020 Perseverance y más evolucionado que el  Curiosity, eligieron el Cráter Jezero (David, 2018; Viglione, 2018), por ser un antiguo lago del delta del río que poseía 500 m de profundidad con 47.5 Km de longitud, y con algunas áreas planas que le facilitarían su descenso en el cuadrángulo de Syrtis Major y así tomar muestras en busca de vida.

 

Conclusión

 

La mayoría de los científicos están a la expectativa de encontrar vida en Marte, y casi todos apuestan al de tipo microbiológico, existen suficientes evidencias para que así sea, como las variaciones de metano y  agua cuyas formas de vida pudieron haber sobrevivido, adaptándose a la pérdida de atmósfera y a la evaporación de agua abundante que al parecer existía; la teoría apunta a la adecuación de formas extremófilas en los cuerpos de agua subterránea todavía presentes, cráteres y polos,  aún los más osados consideran que inclusive son quimiolititrófos, pero a pesar de ello, y por mucho que los biólogos, microbiólogos  y astrobiólogos seamos optimistas, el rover Mars 2020 “ Perseverance”  en el desarrollo de su actividad tendrá la última palabra.

 


Ficha del Autor

 

Rivera Ju, Leticia Argelia;

 

Licenciada en Biología con posgrado en Ecosistemas de Zonas Áridas. Por la Universidad Autónoma de Baja California. Catedrática de la Escuela de Medicina, Ingeniería y Gastronomía de la UABC, así como Universidad Xochicalco (2002-2018). Ha realizado temas de divulgación algunos relacionados con la astrobiología e investigación en toxicología, Proyecto NASA, 2015.

Correo electrónico: leticiarivera974@hotmail.com

 



Referencias:

Literatura Citada ABC Ciencia (2019), Encuentran formas de vida desconocidas bajo un kilómetro de hielo en la Antártida recuperado https://www.abc.es/ciencia/abci-encuentran-formas-vida-desconocidas-bajo-kilometro-hielo-antartida-201901172013_noticia.html Andrews, R.J., 2019. Misteriosos pulsos magnéticos  descubiertos en Marte. Crater, Mars as Constrained by the ExoMars Trace Gas Orbiter and Curiosity Observations, NASA. National Recuperado Geografic.https://www.nationalgeographic.com/science/2019/09/mars-insight-feels-mysterious-magnetic-pulsations-at-midnight.  David, L. 2018 Scientists Double Down on Landing Sites for Sample- y collecting Mars Rover. Scientific American. Recuperado https://www.scientificamerican.com/article/scientists-double-down-on-landing-sites-for-sample- y colecting-mars-rover/ DESCUBREN QUE LA ATMOSFERA DE MARTE ESTA SOBRESATURADA DE VAPOR DE AGUA. (2011) Recuperado https://universitam.com/academicos/noticias/descubren-que-la-atmosfera-de-marte-esta-sobresaturada-de-vapor-de-agua/ Friedmann, I.E Wierzchos, J., Ascaso,  C and Winklhofer M.  (2001) Chains of magnetite crystals in the meteorite ALH84001: Evidence of biological origin PNAS 98 (5) 2176-2181; Edited by Rita R.  y colwell, National Science Foundation, Arlington, VA, Recuperado https://doi.org/10.1073/pnas.051514698 García, J.M (2015) Ciencia nueva para un planeta viejo. INFORMACIÓN y ACTUALIDAD., NÚMERO 46. Recuperado http://www-revista.iaa.es/https://digital.csic.es/bitstream/10261/140668/1/IAA_46_2015.pdf. Guerrero, M. R., Berlanga, H.M. (2018) Darwin y la enorme diversidad microbiana. Facultad de Ciencias Biológicas y Ambientales, Ambiociencias. Revistas Universidad de León, Barcelona. 108 pp. Recuperado http://revistas.unileon.es/index.php/ambioc/article/view/4972 Hartwick, VL.,Toon OB., & Heavens NG.(2019) High-altitude water ice cloud formation on Mars controlled by interplanetary dust particles. Nature Geoscience volume 12, pages 516–521(2019) Recuperado https://www.nature.com/articles/s41561-019-0379-6 Holland, G., Sherwood- Lollar, B. Li, L.G. ,Lacrampe-Couloume, GF,.Slater, Ballentine. C. J, (2018) Deep An Astrobiology Strategy for the Search for Life in the Universe.2018 THE NATIONAL ACADEMIES PRESS. DOI: NASA- JPL 196 pages Recuperado https://spacescience.arc.nasa.gov/wp-content/uploads/2018/11/NAS-Astrobiology-Strategy-for-the-Search-for-Life-in-the-Universe-rpt10.2018.pdf Langlais, B.,  Thébault. E.,   Houliez,  A., Michael E. Purucker, M.E:  Lillis, R.J 2019. JGR. AGU 100 Advancing Earth and Space Science Primera publicación:01 de mayo de  recuperado https://doi.org/10.1029/2018JE005854 Mars Express confirma el pico de metano medido por Curiosity. United Space in Europe (2019) https://www.esa.int/Space_in_Member_States/Spain/Mars_Express_confirma_el_pico_de_metano_medido_por_Curiosity Marte tuvo un sistema de agua subterránea a escala planetaria. TENDENCIAS CIENTÍFICAS. La dimensión humana de la ciencia, la dimensión científica de lo humano. Recuperado https://www.tendencias21.net/Marte-tuvo-un-sistema-de-agua-subterranea-a-escala-planetaria_a45095.html 24 de Febrero de 2020. Mastroianni, E. (2018) Mars' Korolev Crater: A massive reservoir of water ice  (J. Head/NASA/JPL) December, Recuperado http://www.astronomy.com/news/photos/2018/12/mars-korolev-crater-a-massive-reservoir-of-water-ice Mateo, M. E. (2017) Marte en el laboratorio las cámaras de simulación ISSUU. ZoeRevista de Astrobiología. N.4 28-31 pp.  revistafile. Recuperado https://cab.inta-csic.es/uploads/culturacientifica/adjuntos/20171213132802.pdf NASA, NASACIENCIA, MARS 2020. Recuperado https://spaceplace.nasa.gov/mars-2020/sp/ January 21, 2020 Orosei, R., Lauro SE. Pettinelli, E., Cicchetti, A.  , Coradini, M. , Cosciotti , B. ,  Paolo Di F. , Flamini E., Mattei, E., Pajola, M. , Soldovieri, F., Cartacci, M. , Cassenti, F. ,A. Frigeri ,. Giuppi, S.,. Martufi R.. Masdea. ,A. Mitri G., Nenna C. , Noschese R. , Restano M. , Seu, R. Science  (2018): vol. 361, Issue 6401, pp. 490-493 DOI: 10.1126 / science.aar7268 Viglione, G La política detrás de elegir un lugar de aterrizaje de Mars 2020. 26 de octubre de 2018. Astronomy Recuperado https://astronomy.com/news/2018/10/politics-of-mars-2020 Wall. M (2019) There Is Definitely Methane on Mars, Scientists Say. But Is It a Sign of Life? Recuperado https://www.space.com/mars-methane-plume-confirmed-location.html 



Etiquetas: Marte,metano,agua,ciclo del metano,vida,Curiosity,Mars 2020

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