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Vida en Marte

La posibilidad de vida en Marte es un tema de interés en astrobiología debido a la proximidad del planeta y las similitudes con la Tierra . Hasta la fecha, no se ha encontrado evidencia concluyente de vida pasada o presente en Marte. La evidencia acumulada sugiere que durante el antiguo período de tiempo de Noé , el entorno de la superficie de Marte tenía agua líquida y puede haber sido habitable para microorganismos, pero las condiciones habitables no necesariamente indican vida. [1] [2]

Las búsquedas científicas de evidencia de vida comenzaron en el siglo XIX y continúan hoy a través de investigaciones telescópicas y sondas desplegadas en busca de agua, biofirmas químicas en el suelo y las rocas de la superficie del planeta y gases biomarcadores en la atmósfera. [3]

Marte es de particular interés para el estudio de los orígenes de la vida debido a su similitud con la Tierra primitiva. Esto es especialmente cierto porque Marte tiene un clima frío y carece de tectónica de placas o deriva continental , por lo que ha permanecido casi sin cambios desde el final del período Hesperiano . Al menos dos tercios de la superficie de Marte tiene más de 3.500 millones de años, y podría haber sido habitable hace 4.480 millones de años, 500 millones de años antes de las primeras formas de vida conocidas en la Tierra; [4] Por lo tanto, Marte puede tener el mejor registro de las condiciones prebióticas que llevaron a la vida, incluso si la vida no existe o nunca ha existido allí. [5] [6]

Tras la confirmación de la existencia pasada de agua líquida superficial, los rovers Curiosity , Perseverance y Opportunity comenzaron a buscar evidencia de vida pasada, incluida una biosfera pasada basada en microorganismos autótrofos , quimiotróficos o quimiolitoautotróficos , así como agua antigua, incluidos entornos fluvio-lacustres ( llanuras relacionadas con ríos o lagos antiguos) que pueden haber sido habitables. [7] [8] [9] [10] La búsqueda de evidencia de habitabilidad, fósiles y compuestos orgánicos en Marte es ahora un objetivo principal para las agencias espaciales .

El descubrimiento de compuestos orgánicos dentro de rocas sedimentarias y de boro en Marte son de interés ya que son precursores de la química prebiótica . Estos hallazgos, junto con descubrimientos previos de que claramente había agua líquida presente en el antiguo Marte, respaldan aún más la posible habitabilidad temprana del cráter Gale en Marte. [11] [12] Actualmente, la superficie de Marte está bañada por radiación ionizante y el suelo marciano es rico en percloratos tóxicos para los microorganismos . [13] [14] Por lo tanto, el consenso es que si existe vida (o existió) en Marte, podría encontrarse o se conserva mejor en el subsuelo, lejos de los duros procesos superficiales actuales.

En junio de 2018, la NASA anunció la detección de variaciones estacionales en los niveles de metano en Marte. El metano podría ser producido por microorganismos o por medios geológicos. [15] El Orbitador de Gases Traza europeo ExoMars comenzó a mapear el metano atmosférico en abril de 2018, y se planeó que el rover ExoMars 2022 Rosalind Franklin perforara y analizara muestras del subsuelo antes de la suspensión indefinida del programa, mientras que el rover Perseverance de la NASA Mars 2020 , habiendo aterrizado exitosamente, almacenará docenas de muestras de perforación para su posible transporte a laboratorios terrestres a fines de la década de 2020 o en la de 2030. Al 8 de febrero de 2021, se informó un estado actualizado de los estudios que consideran la posible detección de formas de vida en Venus (a través de la fosfina ) y Marte (a través del metano ). [16]

Especulación temprana

Los casquetes polares de Marte fueron descubiertos a mediados del siglo XVII. [ cita requerida ] A finales del siglo XVIII, William Herschel demostró que crecen y se encogen alternativamente, en verano e invierno en cada hemisferio. A mediados del siglo XIX, los astrónomos sabían que Marte tenía otras similitudes con la Tierra , por ejemplo, que la duración de un día en Marte era casi la misma que la de un día en la Tierra. También sabían que su inclinación axial era similar a la de la Tierra, lo que significaba que experimentaba estaciones como las de la Tierra, pero de casi el doble de duración debido a su año mucho más largo . Estas observaciones llevaron a una creciente especulación de que las características del albedo más oscuras eran agua y las más brillantes eran tierra, de donde surgió la especulación sobre si Marte podría estar habitado por alguna forma de vida. [17]

En 1854, William Whewell , miembro del Trinity College de Cambridge, teorizó que Marte tenía mares, tierra y posiblemente formas de vida. [18] La especulación sobre la vida en Marte estalló a finales del siglo XIX, tras la observación telescópica por parte de algunos observadores de aparentes canales marcianos , que más tarde se descubrió que eran ilusiones ópticas. A pesar de esto, en 1895, el astrónomo estadounidense Percival Lowell publicó su libro Marte, seguido de Marte y sus canales en 1906, [19] proponiendo que los canales eran obra de una civilización desaparecida hace mucho tiempo. [20] Esta idea llevó al escritor británico HG Wells a escribir La guerra de los mundos en 1897, contando una invasión de extraterrestres de Marte que huían de la desecación del planeta. [21]

El libro de 1907 Is Mars Habitable? (¿Es Marte habitable?) del naturalista británico Alfred Russel Wallace fue una réplica y refutación del libro de Lowell Mars and Its Canals (Marte y sus canales) . El libro de Wallace concluía que Marte "no sólo está deshabitado por seres inteligentes como postula el señor Lowell, sino que es absolutamente inhabitable". [22] El historiador Charles H. Smith se refiere al libro de Wallace como uno de los primeros trabajos en el campo de la astrobiología . [23]

El análisis espectroscópico de la atmósfera de Marte comenzó en serio en 1894, cuando el astrónomo estadounidense William Wallace Campbell demostró que ni agua ni oxígeno estaban presentes en la atmósfera marciana . [24] El influyente observador Eugène Antoniadi utilizó el telescopio de apertura de 83 cm (32,6 pulgadas) en el Observatorio de Meudon en la oposición de Marte de 1909 y no vio canales, las excepcionales fotografías de Marte tomadas en la nueva cúpula Baillaud en el observatorio Pic du Midi también trajeron descrédito formal a la teoría de los canales marcianos en 1909, [25] y la noción de canales comenzó a caer en desgracia. [24]

Habitabilidad

Los atributos químicos, físicos, geológicos y geográficos dan forma a los ambientes de Marte. Las mediciones aisladas de estos factores pueden ser insuficientes para considerar que un entorno es habitable, pero la suma de las mediciones puede ayudar a predecir lugares con mayor o menor potencial de habitabilidad. [26] Los dos enfoques ecológicos actuales para predecir la habitabilidad potencial de la superficie marciana utilizan 19 o 20 factores ambientales, con énfasis en la disponibilidad de agua, la temperatura, la presencia de nutrientes, una fuente de energía y la protección contra la radiación ultravioleta solar y cósmica galáctica . [27] [28]

Los científicos no conocen el número mínimo de parámetros para determinar el potencial de habitabilidad, pero están seguros de que es mayor que uno o dos de los factores de la tabla siguiente. [26] De manera similar, para cada grupo de parámetros, se debe determinar el umbral de habitabilidad para cada uno. [26] Las simulaciones de laboratorio muestran que siempre que se combinan múltiples factores letales, las tasas de supervivencia se desploman rápidamente. [29] Todavía no se han publicado simulaciones completas de Marte que incluyan todos los factores biocidas combinados. [29] Además, la posibilidad de que la vida marciana tenga una bioquímica y requisitos de habitabilidad muy diferentes a los de la biosfera terrestre es una pregunta abierta. Una hipótesis común es la vida marciana metanogénica, y aunque tales organismos también existen en la Tierra, son excepcionalmente raros y no pueden sobrevivir en la mayoría de los entornos terrestres que contienen oxígeno. [30]

Pasado

Los modelos recientes han demostrado que, incluso con una atmósfera densa de CO2 , el Marte primitivo era más frío que nunca en la Tierra. [31] [32] [33] [34] Las condiciones transitoriamente cálidas relacionadas con los impactos o el vulcanismo podrían haber producido condiciones que favorecieran la formación de las redes de valles del Noéico tardío , aunque las condiciones globales del Noéico medio-tardío probablemente eran heladas. El calentamiento local del medio ambiente por el vulcanismo y los impactos habría sido esporádico, pero debería haber habido muchos eventos de agua fluyendo en la superficie de Marte. [34] Tanto la evidencia mineralógica como la morfológica indican una degradación de la habitabilidad desde el Hespériense medio en adelante. Las causas exactas no se entienden bien, pero pueden estar relacionadas con una combinación de procesos que incluyen la pérdida de la atmósfera primitiva o la erosión por impacto, o ambas. [34] Hace miles de millones de años, antes de esta degradación, la superficie de Marte era aparentemente bastante habitable, consistía en agua líquida y un clima benigno, aunque se desconoce si existía vida en Marte. [35]

Se cree que el cráter de alga tiene depósitos de vidrio de impacto que pueden haber preservado biofirmas antiguas , si estaban presentes durante el impacto. [36]

La pérdida del campo magnético marciano afectó fuertemente a los ambientes superficiales a través de la pérdida atmosférica y el aumento de la radiación; este cambio degradó significativamente la habitabilidad de la superficie. [37] Cuando había un campo magnético, la atmósfera habría estado protegida de la erosión por el viento solar , lo que aseguraría el mantenimiento de una atmósfera densa, necesaria para que exista agua líquida en la superficie de Marte. [38] La pérdida de la atmósfera estuvo acompañada por la disminución de las temperaturas. Parte del inventario de agua líquida sublimó y fue transportada a los polos, mientras que el resto quedó atrapado en el permafrost , una capa de hielo subterránea. [34]

Las observaciones realizadas en la Tierra y los modelos numéricos han demostrado que un impacto que forma un cráter puede dar lugar a la creación de un sistema hidrotermal de larga duración cuando hay hielo en la corteza. Por ejemplo, un cráter de 130 km de ancho podría mantener un sistema hidrotermal activo durante hasta dos millones de años, es decir, tiempo suficiente para que surgiera vida microscópica [34] , pero es poco probable que hubiera avanzado más en el camino evolutivo [39] .

Las muestras de suelo y roca estudiadas en 2013 por los instrumentos a bordo del rover Curiosity de la NASA aportaron información adicional sobre varios factores de habitabilidad. [40] El equipo del rover identificó algunos de los ingredientes químicos clave para la vida en este suelo, incluidos azufre , nitrógeno , hidrógeno , oxígeno, fósforo y posiblemente carbono , así como minerales arcillosos, lo que sugiere un entorno acuoso de hace mucho tiempo (quizás un lago o un antiguo lecho de un río) que tenía acidez neutra y baja salinidad. [40] El 9 de diciembre de 2013, la NASA informó que, basándose en la evidencia del estudio de Aeolis Palus por parte de Curiosity , el cráter Gale contenía un antiguo lago de agua dulce que podría haber sido un entorno hospitalario para la vida microbiana . [41] [42] La confirmación de que alguna vez fluyó agua líquida en Marte, la existencia de nutrientes y el descubrimiento previo de un campo magnético pasado que protegía al planeta de la radiación cósmica y solar, [43] [44] juntos sugieren fuertemente que Marte podría haber tenido los factores ambientales para sustentar la vida. [45] [46] La evaluación de la habitabilidad pasada no es en sí misma evidencia de que la vida marciana haya existido alguna vez. Si existió, probablemente fue microbiana , existiendo comunalmente en fluidos o en sedimentos, ya sea en forma libre o como biopelículas , respectivamente. [37] La ​​exploración de análogos terrestres proporciona pistas sobre cómo y dónde buscar mejor señales de vida en Marte. [47]

La impactita , que ha demostrado preservar signos de vida en la Tierra, fue descubierta en Marte y podría contener signos de vida antigua, si alguna vez existió vida en el planeta. [48]

El 7 de junio de 2018, la NASA anunció que el rover Curiosity había descubierto moléculas orgánicas en rocas sedimentarias que datan de hace tres mil millones de años. [49] [50] La detección de moléculas orgánicas en rocas indica que algunos de los componentes básicos de la vida estaban presentes. [51] [52]

Presente

Es concebible que, si existe (o existió) vida en Marte, se puedan encontrar pruebas de vida, o se conserven mejor, en el subsuelo, lejos de las duras condiciones actuales de la superficie. [53] La vida actual en Marte, o sus biofirmas, podría darse a kilómetros por debajo de la superficie, o en puntos calientes geotérmicos del subsuelo, o podría darse a unos pocos metros por debajo de la superficie. La capa de permafrost en Marte está sólo un par de centímetros por debajo de la superficie, y las salmueras saladas pueden estar líquidas unos pocos centímetros por debajo de eso, pero no muy abajo. El agua está cerca de su punto de ebullición incluso en los puntos más profundos de la cuenca Hellas, y por lo tanto no puede permanecer líquida durante mucho tiempo en la superficie de Marte en su estado actual, excepto después de una liberación repentina de agua subterránea. [54] [55] [56]

Hasta ahora, la NASA ha seguido una estrategia de "seguimiento del agua" en Marte y no ha buscado biofirmas de vida allí directamente desde las misiones Viking . El consenso entre los astrobiólogos es que puede ser necesario acceder al subsuelo marciano para encontrar entornos actualmente habitables. [53]

Radiación cósmica

En 1965, la sonda Mariner 4 descubrió que Marte no tenía un campo magnético global que protegiera al planeta de la radiación cósmica y la radiación solar potencialmente mortales ; las observaciones realizadas a finales de la década de 1990 por el Mars Global Surveyor confirmaron este descubrimiento. [57] Los científicos especulan que la falta de protección magnética ayudó al viento solar a arrastrar gran parte de la atmósfera de Marte a lo largo de varios miles de millones de años. [58] Como resultado, el planeta ha sido vulnerable a la radiación del espacio durante unos 4 mil millones de años. [59]

Datos recientes in situ del rover Curiosity indican que la radiación ionizante de los rayos cósmicos galácticos (GCR) y los eventos de partículas solares (SPE) pueden no ser un factor limitante en las evaluaciones de habitabilidad para la vida actual en la superficie de Marte. El nivel de 76 mGy por año medido por Curiosity es similar a los niveles dentro de la Estación Espacial Internacional. [60]

Efectos acumulativos

El rover Curiosity midió niveles de radiación ionizante de 76 mGy por año. [61] Este nivel de radiación ionizante es esterilizante para la vida latente en la superficie de Marte. Varía considerablemente en habitabilidad dependiendo de su excentricidad orbital y la inclinación de su eje. Si la vida de la superficie ha sido reanimada tan recientemente como hace 450.000 años, entonces los rovers en Marte podrían encontrar vida latente pero aún viable a una profundidad de un metro debajo de la superficie, según una estimación. [62] Incluso las células más resistentes conocidas no podrían sobrevivir a la radiación cósmica cerca de la superficie de Marte desde que Marte perdió su magnetosfera y atmósfera protectoras. [63] [64] Después de mapear los niveles de radiación cósmica a varias profundidades en Marte, los investigadores han llegado a la conclusión de que con el tiempo, cualquier vida dentro de los primeros metros de la superficie del planeta moriría por dosis letales de radiación cósmica. [63] [65] [66] El equipo calculó que el daño acumulativo al ADN y ARN por la radiación cósmica limitaría la recuperación de células latentes viables en Marte a profundidades mayores de 7,5 metros debajo de la superficie del planeta. [65] Incluso las bacterias terrestres más tolerantes a la radiación sobrevivirían en estado de espora latente solo 18.000 años en la superficie; a 2 metros (la mayor profundidad a la que el rover ExoMars será capaz de llegar) el tiempo de supervivencia sería de 90.000 a medio millón de años, dependiendo del tipo de roca. [67]

Los datos recopilados por el instrumento detector de evaluación de radiación (RAD) a bordo del rover Curiosity revelaron que la dosis absorbida medida es de 76 mGy /año en la superficie, [68] y que " la radiación ionizante influye fuertemente en las composiciones y estructuras químicas, especialmente para el agua, las sales y los componentes sensibles a la oxidación-reducción, como las moléculas orgánicas". [68] Independientemente de la fuente de los compuestos orgánicos marcianos (meteórica, geológica o biológica), sus enlaces de carbono son susceptibles de romperse y reconfigurarse con los elementos circundantes mediante la radiación de partículas cargadas ionizantes. [68] Estas estimaciones mejoradas de la radiación del subsuelo brindan información sobre el potencial de conservación de posibles biofirmas orgánicas en función de la profundidad, así como de los tiempos de supervivencia de posibles formas de vida microbiana o bacteriana que permanecen latentes debajo de la superficie. [68] El informe concluye que las "mediciones de superficie in situ -y las estimaciones del subsuelo- limitan la ventana de conservación de la materia orgánica marciana después de la exhumación y la exposición a la radiación ionizante en los primeros metros de la superficie marciana". [68]

En septiembre de 2017, la NASA informó que los niveles de radiación en la superficie del planeta Marte se duplicaron temporalmente y estuvieron asociados con una aurora 25 veces más brillante que cualquier otra observada anteriormente, debido a una importante e inesperada tormenta solar a mediados de mes. [69]

Radiación ultravioleta

En cuanto a la radiación ultravioleta, un informe de 2014 concluye [70] que "[E]l entorno de radiación ultravioleta marciano es rápidamente letal para los microbios no protegidos, pero puede atenuarse mediante tormentas de polvo globales y protegerse completamente con <1 mm de regolito o mediante otros organismos". Además, una investigación de laboratorio publicada en julio de 2017 demostró que los percloratos irradiados con rayos ultravioleta provocan un aumento de 10,8 veces en la muerte celular en comparación con las células expuestas a la radiación ultravioleta después de 60 segundos de exposición. [71] [72] La profundidad de penetración de la radiación ultravioleta en los suelos se encuentra en el rango submilimétrico a milimétrico y depende de las propiedades del suelo. [72]

Percloratos

Se sabe que el regolito marciano contiene un máximo de 0,5% (p/v) de perclorato (ClO 4 − ), que es tóxico para la mayoría de los organismos vivos, [73] pero dado que reduce drásticamente el punto de congelación del agua y algunos extremófilos pueden usarlo como fuente de energía (ver Percloratos - Biología ) y crecer en concentraciones de hasta 30% (p/v) de perclorato de sodio [74] adaptándose fisiológicamente al aumento de las concentraciones de perclorato, [75] ha provocado especulaciones sobre cuál sería su influencia en la habitabilidad. [71] [74] [76] [77] [78]

Una investigación publicada en julio de 2017 muestra que cuando se irradian con un flujo UV marciano simulado, los percloratos se vuelven aún más letales para las bacterias ( bactericida ). Incluso las esporas latentes perdieron viabilidad en cuestión de minutos. [71] Además, otros dos compuestos de la superficie marciana, los óxidos de hierro y el peróxido de hidrógeno , actúan en sinergia con los percloratos irradiados para provocar un aumento de 10,8 veces en la muerte celular en comparación con las células expuestas a la radiación UV después de 60 segundos de exposición. [71] [72] También se encontró que los silicatos desgastados (cuarzo y basalto) conducen a la formación de especies reactivas de oxígeno tóxicas . [79] Los investigadores concluyeron que "la superficie de Marte es letal para las células vegetativas y hace que gran parte de la superficie y las regiones cercanas a la superficie sean inhabitables". [80] Esta investigación demuestra que la superficie actual es más inhabitable de lo que se creía anteriormente, [71] [81] y refuerza la idea de inspeccionar al menos unos pocos metros bajo tierra para garantizar que los niveles de radiación sean relativamente bajos. [81] [82]

Sin embargo, la investigadora Kennda Lynch descubrió el primer caso conocido de un hábitat que contiene percloratos y bacterias reductoras de percloratos en un entorno análogo: un paleolago en Pilot Valley, en el desierto del Gran Lago Salado , Utah. [83] Ha estado estudiando las biofirmas de estos microbios y espera que el rover Perseverance de Marte encuentre biofirmas coincidentes en su sitio del cráter Jezero . [84] [85]

Líneas de pendiente recurrentes

Las líneas de pendiente recurrentes (RSL) se forman en las laderas orientadas al sol en épocas del año en las que las temperaturas locales superan el punto de fusión del hielo. Las líneas crecen en primavera, se ensanchan a finales del verano y luego se desvanecen en otoño. Esto es difícil de modelar de otra manera, excepto como si involucrara agua líquida en alguna forma, aunque se piensa que las líneas en sí mismas son un efecto secundario y no una indicación directa de la humedad del regolito. Aunque ahora se ha confirmado que estas características involucran agua líquida en alguna forma, el agua podría ser demasiado fría o demasiado salada para la vida. En la actualidad se las trata como potencialmente habitables, como "Regiones inciertas, que deben tratarse como Regiones especiales". [86] [87] Se sospechaba que involucraban salmueras fluidas en ese entonces. [88] [89] [90] [91]

La disponibilidad termodinámica del agua ( actividad del agua ) limita estrictamente la propagación microbiana en la Tierra, en particular en ambientes hipersalinos, y existen indicios de que la fuerza iónica de la salmuera es una barrera para la habitabilidad de Marte. Los experimentos muestran que la alta fuerza iónica , llevada a extremos en Marte por la presencia ubicua de iones divalentes, "hace que estos entornos sean inhabitables a pesar de la presencia de agua biológicamente disponible". [92]

Fijación de nitrógeno

Después del carbono, el nitrógeno es posiblemente el elemento más importante para la vida. Por lo tanto, se requieren mediciones de nitrato en un rango de 0,1% a 5% para abordar la cuestión de su aparición y distribución. Hay nitrógeno (como N2 ) en la atmósfera en niveles bajos, pero esto no es suficiente para apoyar la fijación de nitrógeno para la incorporación biológica. [93] El nitrógeno en forma de nitrato podría ser un recurso para la exploración humana tanto como un nutriente para el crecimiento de las plantas como para su uso en procesos químicos. En la Tierra, los nitratos se correlacionan con los percloratos en entornos desérticos, y esto también puede ser cierto en Marte. Se espera que el nitrato sea estable en Marte y se haya formado por choque térmico por impacto o relámpago de penacho volcánico en el antiguo Marte. [94]

El 24 de marzo de 2015, la NASA informó que el instrumento SAM del rover Curiosity detectó nitratos al calentar los sedimentos de la superficie. El nitrógeno en el nitrato está en un estado "fijo", lo que significa que está en una forma oxidada que puede ser utilizada por los organismos vivos . El descubrimiento respalda la idea de que el antiguo Marte puede haber sido hospitalario para la vida. [94] [95] [96] Se sospecha que todo el nitrato en Marte es una reliquia, sin ninguna contribución moderna. [97] La ​​abundancia de nitrato varía desde la no detección hasta 681 ± 304 mg/kg en las muestras examinadas hasta fines de 2017. [97] El modelado indica que las películas transitorias de agua condensada en la superficie deberían transportarse a profundidades más bajas (≈10 m) y potencialmente transportar nitratos, donde los microorganismos del subsuelo podrían prosperar. [98]

Por el contrario, el fosfato, uno de los nutrientes químicos que se consideran esenciales para la vida, está fácilmente disponible en Marte. [99]

Baja presión

Otro factor que complica aún más las estimaciones de habitabilidad de la superficie marciana es el hecho de que se sabe muy poco sobre el crecimiento de microorganismos a presiones cercanas a las de la superficie de Marte. Algunos equipos determinaron que algunas bacterias pueden ser capaces de replicarse celular a presiones de hasta 25 mbar, pero eso todavía está por encima de las presiones atmosféricas encontradas en Marte (rango de 1 a 14 mbar). [100] En otro estudio, se eligieron veintiséis cepas de bacterias en función de su recuperación de las instalaciones de ensamblaje de naves espaciales, y solo la cepa Serratia liquefaciens ATCC 27592 exhibió crecimiento a 7 mbar, 0 °C y atmósferas anóxicas enriquecidas con CO2. [ 100]

Agua liquida

El agua líquida es una condición necesaria pero no suficiente para la vida tal como la conocemos los humanos, ya que la habitabilidad es una función de una multitud de parámetros ambientales. [101] El agua líquida no puede existir en la superficie de Marte excepto en las elevaciones más bajas durante minutos u horas. [102] [103] El agua líquida no aparece en la superficie misma, [104] pero podría formarse en cantidades minúsculas alrededor de partículas de polvo en la nieve calentada por el Sol. [105] [106] [ ¿ Fuente poco confiable? ] Además, las antiguas capas de hielo ecuatorial debajo del suelo pueden sublimarse o derretirse lentamente, y se puede acceder a ellas desde la superficie a través de cuevas. [107] [108] [109] [110]

Marte - Utopia Planitia
El terreno festoneado condujo al descubrimiento de una gran cantidad de hielo subterráneo
con agua suficiente para llenar el Lago Superior (22 de noviembre de 2016) [111] [112] [113]

El agua en Marte existe casi exclusivamente en forma de hielo de agua, ubicado en los casquetes polares marcianos y bajo la superficie marciana poco profunda incluso en latitudes más templadas. [114] [115] Una pequeña cantidad de vapor de agua está presente en la atmósfera . [116] No hay cuerpos de agua líquida en la superficie marciana porque su presión atmosférica en la superficie promedia 600 pascales (0,087 psi) —alrededor del 0,6% de la presión media al nivel del mar de la Tierra— y porque la temperatura es demasiado baja (210 K (−63 °C)), lo que lleva a una congelación inmediata. A pesar de esto, hace unos 3.800 millones de años, [117] había una atmósfera más densa , una temperatura más alta y grandes cantidades de agua líquida fluían sobre la superficie, [118] [119] [120] [121] incluidos grandes océanos. [122] [123] [124] [125] [126]

Una serie de concepciones artísticas de la cobertura de agua del pasado en Marte
Sitio de agua subglacial en el Polo Sur de Marte (25 de julio de 2018)

Se ha estimado que los océanos primordiales de Marte habrían cubierto entre el 36% [127] y el 75% del planeta. [128] El 22 de noviembre de 2016, la NASA informó del hallazgo de una gran cantidad de hielo subterráneo en la región de Utopia Planitia de Marte. Se ha estimado que el volumen de agua detectado es equivalente al volumen de agua del Lago Superior . [111] [112] [113] El análisis de las areniscas marcianas, utilizando datos obtenidos de la espectrometría orbital, sugiere que las aguas que existían previamente en la superficie de Marte habrían tenido una salinidad demasiado alta para sustentar la mayoría de la vida similar a la de la Tierra. Tosca et al. descubrieron que el agua marciana en los lugares que estudiaron tenía actividad de agua , una w ≤ 0,78 a 0,86, un nivel fatal para la mayoría de la vida terrestre. [129] Haloarchaea , sin embargo, puede vivir en soluciones hipersalinas, hasta el punto de saturación. [130]

En junio de 2000, se descubrió una posible evidencia de que en la actualidad hay agua líquida fluyendo por la superficie de Marte en forma de barrancos similares a inundaciones. [131] [132] En 2006 se publicaron imágenes similares adicionales, tomadas por la Mars Global Surveyor , que sugerían que ocasionalmente fluye agua por la superficie de Marte. Las imágenes mostraban cambios en las paredes empinadas de los cráteres y en los depósitos de sedimentos, lo que proporcionaba la evidencia más sólida hasta el momento de que el agua fluía a través de ellos hace tan solo varios años.

En la comunidad científica no se ha llegado a un acuerdo sobre si las recientes vetas de cárcavas se formaron o no por agua líquida. Algunos sugieren que los flujos eran simplemente flujos de arena seca. [133] [134] [135] Otros sugieren que puede tratarse de salmuera líquida cerca de la superficie, [136] [137] [138] pero no se entienden exactamente la fuente del agua ni el mecanismo detrás de su movimiento. [139]

En julio de 2018, los científicos informaron del descubrimiento de un lago subglacial en Marte, a 1,5 km (0,93 mi) por debajo de la capa de hielo del polo sur , y que se extiende lateralmente unos 20 km (12 mi), el primer cuerpo de agua estable conocido en el planeta. [140] [141] [142] [143] El lago fue descubierto utilizando el radar MARSIS a bordo del orbitador Mars Express , y los perfiles se recopilaron entre mayo de 2012 y diciembre de 2015. [144] El lago está centrado en 193°E, 81°S, un área plana que no exhibe ninguna característica topográfica peculiar pero está rodeada de terreno más alto, excepto en su lado oriental, donde hay una depresión. [140]

Sílice

La zona rica en sílice descubierta por el rover Spirit

En mayo de 2007, el rover Spirit tocó una zona del suelo con su rueda inoperante, dejando al descubierto una zona rica en sílice en un 90 % . [145] La característica recuerda al efecto del agua de manantial termal o del vapor que entra en contacto con rocas volcánicas. Los científicos consideran esto como evidencia de un entorno pasado que puede haber sido favorable para la vida microbiana y teorizan que un posible origen de la sílice puede haber sido producida por la interacción del suelo con vapores ácidos producidos por la actividad volcánica en presencia de agua. [146]

Basándose en análogos de la Tierra, los sistemas hidrotermales en Marte serían muy atractivos por su potencial para preservar biofirmas orgánicas e inorgánicas . [147] [148] [149] Por esta razón, los depósitos hidrotermales se consideran objetivos importantes en la exploración de evidencia fósil de vida marciana antigua. [150] [151] [152]

Posibles biofirmas

En mayo de 2017, se pudo haber encontrado evidencia de la vida terrestre más antigua conocida en la Tierra en geiserita de 3.480 millones de años y otros depósitos minerales relacionados (que a menudo se encuentran alrededor de fuentes termales y géiseres ) descubiertos en el cratón de Pilbara en Australia Occidental. [153] [154] Estos hallazgos pueden ser útiles para decidir dónde es mejor buscar signos tempranos de vida en el planeta Marte. [153] [154]

Metano

El metano (CH 4 ) es químicamente inestable en la atmósfera oxidante actual de Marte. Se descompondría rápidamente debido a la radiación ultravioleta del Sol y a las reacciones químicas con otros gases. Por lo tanto, una presencia persistente de metano en la atmósfera puede implicar la existencia de una fuente para reponer el gas continuamente.

En 2003, un equipo del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA informó por primera vez de la presencia de trazas de metano en la atmósfera de Marte, a niveles de varias partes por mil millones (ppb). [155] [156] Se midieron grandes diferencias en las abundancias entre las observaciones tomadas en 2003 y 2006, lo que sugirió que el metano estaba concentrado localmente y probablemente era estacional. [157] El 7 de junio de 2018, la NASA anunció que había detectado una variación estacional de los niveles de metano en Marte. [15] [158] [51] [52] [159] [160] [161] [50]

El Trace Gas Orbiter (TGO) de ExoMars, lanzado en marzo de 2016, comenzó el 21 de abril de 2018 a mapear la concentración y las fuentes de metano en la atmósfera, [162] [163] así como sus productos de descomposición como el formaldehído y el metanol . En mayo de 2019, el Trace Gas Orbiter mostró que la concentración de metano está por debajo del nivel detectable (< 0,05 ppbv). [164] [165]

Curiosity detectó una variación estacional cíclica en el metano atmosférico.

Los principales candidatos para el origen del metano de Marte incluyen procesos no biológicos como las reacciones agua -roca, la radiólisis del agua y la formación de pirita , todos los cuales producen H2 que luego podría generar metano y otros hidrocarburos a través de la síntesis de Fischer-Tropsch con CO y CO2 . [ 166] También se ha demostrado que el metano podría producirse mediante un proceso que involucra agua, dióxido de carbono y el mineral olivino , que se sabe que es común en Marte. [167] Aunque son posibles fuentes geológicas de metano como la serpentinización , la falta de vulcanismo actual , actividad hidrotermal o puntos calientes [168] no son favorables para el metano geológico.

Los microorganismos vivos , como los metanógenos , son otra fuente posible, pero no se ha encontrado evidencia de la presencia de tales organismos en Marte, [169] [170] [171] hasta junio de 2019, cuando el rover Curiosity detectó metano . [172] Los metanógenos no requieren oxígeno ni nutrientes orgánicos, no son fotosintéticos, utilizan hidrógeno como fuente de energía y dióxido de carbono (CO 2 ) como fuente de carbono, por lo que podrían existir en entornos subterráneos en Marte. [173] Si la vida marciana microscópica está produciendo metano, probablemente resida muy por debajo de la superficie, donde todavía está lo suficientemente cálido como para que exista agua líquida. [174]

Desde el descubrimiento de metano en la atmósfera en 2003, algunos científicos han estado diseñando modelos y experimentos in vitro para probar el crecimiento de bacterias metanogénicas en suelo marciano simulado, donde las cuatro cepas metanógenas probadas produjeron niveles sustanciales de metano, incluso en presencia de sal de perclorato al 1,0% en peso . [175]

Un equipo dirigido por Levin sugirió que ambos fenómenos (producción y degradación de metano) podrían explicarse por una ecología de microorganismos productores y consumidores de metano. [176] [177]

Distribución del metano en la atmósfera de Marte en el hemisferio norte durante el verano

Una investigación de la Universidad de Arkansas presentada en junio de 2015 sugirió que algunos metanógenos podrían sobrevivir en la baja presión de Marte. Rebecca Mickol descubrió que en su laboratorio, cuatro especies de metanógenos sobrevivieron a condiciones de baja presión que eran similares a un acuífero líquido subterráneo en Marte. Las cuatro especies que probó fueron Methanothermobacter wolfeii , Methanosarcina barkeri , Methanobacterium formicicum y Methanococcus maripaludis . [173] En junio de 2012, los científicos informaron que medir la relación entre los niveles de hidrógeno y metano en Marte puede ayudar a determinar la probabilidad de vida en Marte. [169] [170] Según los científicos, "las relaciones bajas de H 2 /CH 4 (menos de aproximadamente 40)" "indicarían que es probable que haya vida presente y activa". [169] Las proporciones observadas en la atmósfera inferior marciana fueron "aproximadamente 10 veces" más altas, lo que sugiere que los procesos biológicos pueden no ser responsables del CH 4 observado . [169] Los científicos sugirieron medir el flujo de H 2 y CH 4 en la superficie marciana para una evaluación más precisa. Otros científicos han informado recientemente sobre métodos para detectar hidrógeno y metano en atmósferas extraterrestres . [178] [179]

Incluso si las misiones del rover determinan que la vida marciana microscópica es la fuente estacional del metano, las formas de vida probablemente residen muy por debajo de la superficie, fuera del alcance del rover. [180]

Formaldehído

En febrero de 2005 se anunció que el Espectrómetro Planetario Fourier (PFS) del orbitador Mars Express de la Agencia Espacial Europea había detectado rastros de formaldehído en la atmósfera de Marte . Vittorio Formisano, el director del PFS, ha especulado que el formaldehído podría ser el subproducto de la oxidación del metano y, según él, proporcionaría evidencia de que Marte es extremadamente activo geológicamente o que alberga colonias de vida microbiana. [181] [182] Los científicos de la NASA consideran que los hallazgos preliminares bien merecen un seguimiento, pero también han rechazado las afirmaciones de vida. [183] ​​[184]

Experimentos biológicos del módulo de aterrizaje Viking

El programa Viking de la década de 1970 colocó dos módulos de aterrizaje idénticos en la superficie de Marte con la tarea de buscar biofirmas de vida microbiana en la superficie. El experimento 'Labeled Release' (LR) dio un resultado positivo para el metabolismo , mientras que el cromatógrafo de gases-espectrómetro de masas no detectó compuestos orgánicos . El LR fue un experimento específico diseñado para probar solo un aspecto crítico estrechamente definido de la teoría sobre la posibilidad de vida en Marte; por lo tanto, los resultados generales fueron declarados no concluyentes. [24] Ninguna misión de aterrizaje en Marte ha encontrado rastros significativos de biomoléculas o biofirmas . La afirmación de vida microbiana existente en Marte se basa en datos antiguos recopilados por los módulos de aterrizaje Viking, actualmente reinterpretados como evidencia suficiente de vida, principalmente por Gilbert Levin , [185] [186] Joseph D. Miller, [187] Navarro, [188] Giorgio Bianciardi y Patricia Ann Straat .

Las evaluaciones publicadas en diciembre de 2010 por Rafael Navarro-Gonzáles [189] [190] [191] [192] indican que los compuestos orgánicos "podrían haber estado presentes" en el suelo analizado tanto por Viking 1 como por 2. El estudio determinó que el perclorato —descubierto en 2008 por el módulo de aterrizaje Phoenix [193] [194] — puede destruir los compuestos orgánicos cuando se calienta y producir clorometano y diclorometano como subproducto, los mismos compuestos de cloro descubiertos por ambos módulos de aterrizaje Viking cuando realizaron las mismas pruebas en Marte. Dado que el perclorato habría descompuesto cualquier compuesto orgánico marciano, la cuestión de si Viking encontró o no compuestos orgánicos aún está abierta. [195] [196]

La evidencia de liberación etiquetada no fue generalmente aceptada inicialmente y, hasta el día de hoy, carece del consenso de la comunidad científica. [197]

Meteoritos

En 2018 se conocían 224 meteoritos marcianos (algunos de los cuales se encontraron en varios fragmentos). [198] Estos son valiosos porque son las únicas muestras físicas de Marte disponibles para los laboratorios terrestres. Algunos investigadores han argumentado que las características morfológicas microscópicas encontradas en ALH84001 son biomorfos, sin embargo, esta interpretación ha sido muy controvertida y no cuenta con el apoyo de la mayoría de los investigadores en el campo. [199]

Se han establecido siete criterios para el reconocimiento de vida pasada en muestras geológicas terrestres. Estos criterios son: [199]

  1. ¿El contexto geológico de la muestra es compatible con la vida pasada?
  2. ¿La edad de la muestra y su ubicación estratigráfica son compatibles con una posible vida?
  3. ¿La muestra contiene evidencia de morfología celular y colonias?
  4. ¿Existe alguna evidencia de que los biominerales muestren desequilibrios químicos o minerales?
  5. ¿Existe alguna evidencia de patrones de isótopos estables exclusivos de la biología?
  6. ¿Hay biomarcadores orgánicos presentes?
  7. ¿Las características son propias de la muestra?

Para que se acepte de forma generalizada la existencia de vida pasada en una muestra geológica, es necesario que se cumplan la mayoría o la totalidad de estos criterios. Ninguna de las muestras marcianas ha cumplido todavía los siete criterios. [199]

ALH84001

Un microscopio electrónico revela estructuras similares a bacterias en el fragmento de meteorito ALH84001

En 1996, el meteorito marciano ALH84001 , un espécimen mucho más antiguo que la mayoría de los meteoritos marcianos que se han recuperado hasta ahora, recibió considerable atención cuando un grupo de científicos de la NASA dirigido por David S. McKay informó características microscópicas y anomalías geoquímicas que consideraron que se explicaban mejor por el hecho de que la roca había albergado bacterias marcianas en el pasado distante. Algunas de estas características se parecían a las bacterias terrestres, además de ser mucho más pequeñas que cualquier forma de vida conocida. Surgió mucha controversia sobre esta afirmación, y finalmente se encontró que toda la evidencia que el equipo de McKay citó como evidencia de vida era explicable por procesos no biológicos. Aunque la comunidad científica ha rechazado en gran medida la afirmación de que ALH 84001 contiene evidencia de vida marciana antigua, la controversia asociada con ella ahora se ve como un momento históricamente significativo en el desarrollo de la exobiología. [200] [201]

Meteorito Nakhla

Nakhla

El meteorito Nakhla cayó sobre la Tierra el 28 de junio de 1911, en la localidad de Nakhla, Alejandría , Egipto. [202] [203]

En 1998, un equipo del Centro Espacial Johnson de la NASA obtuvo una pequeña muestra para su análisis. Los investigadores encontraron fases de alteración acuosa preterrestre y objetos [204] de tamaño y forma compatibles con nanobacterias fosilizadas terrestres . El análisis con cromatografía de gases y espectrometría de masas (GC-MS) estudió sus hidrocarburos aromáticos policíclicos de alto peso molecular en 2000, y los científicos de la NASA concluyeron que hasta un 75% de los compuestos orgánicos en Nakhla "pueden no ser contaminación terrestre reciente". [199] [205]

Esto provocó un interés adicional en este meteorito, por lo que en 2006, la NASA logró obtener una muestra adicional y más grande del Museo de Historia Natural de Londres. En esta segunda muestra, se observó un gran contenido de carbono dendrítico . Cuando se publicaron los resultados y la evidencia en 2006, algunos investigadores independientes afirmaron que los depósitos de carbono son de origen biológico. Se observó que, dado que el carbono es el cuarto elemento más abundante en el Universo , encontrarlo en patrones curiosos no es indicativo ni sugerente de origen biológico. [206] [207]

Shergotty

El meteorito Shergotty , un meteorito marciano de 4 kilogramos (8,8 libras), cayó sobre la Tierra en Shergotty , India, el 25 de agosto de 1865, y fue recuperado por testigos casi de inmediato. [208] Está compuesto principalmente de piroxeno y se cree que sufrió una alteración acuosa preterrestre durante varios siglos. Ciertas características en su interior sugieren restos de una biopelícula y sus comunidades microbianas asociadas. [199]

Yamato 000593

Yamato 000593 es el segundo meteorito más grande de Marte encontrado en la Tierra. Los estudios sugieren que el meteorito marciano se formó hace unos 1.300 millones de años a partir de un flujo de lava en Marte . Un impacto ocurrió en Marte hace unos 12 millones de años y expulsó el meteorito de la superficie marciana al espacio . El meteorito aterrizó en la Tierra en la Antártida hace unos 50.000 años. La masa del meteorito es de 13,7 kg (30 lb) y se ha encontrado que contiene evidencia de movimiento de agua en el pasado . [209] [210] [211] A nivel microscópico, se encuentran esferas en el meteorito que son ricas en carbono en comparación con las áreas circundantes que carecen de tales esferas. Las esferas ricas en carbono pueden haberse formado por actividad biótica según los científicos de la NASA. [209] [210] [211]

Estructuras similares a icnofósiles

Las interacciones organismo-sustrato y sus productos son biofirmas importantes en la Tierra, ya que representan evidencia directa del comportamiento biológico. [212] Fue la recuperación de productos fosilizados de interacciones vida-sustrato (icnofósiles) lo que reveló actividades biológicas en la historia temprana de la vida en la Tierra, por ejemplo, madrigueras proterozoicas, microperforaciones arcaicas y estromatolitos. [213] [214] [215] [216] [217] [218] Se han reportado dos estructuras importantes similares a icnofósiles en Marte, es decir, las estructuras similares a palos de Vera Rubin Ridge y los microtúneles de los meteoritos marcianos.

Las observaciones en la cresta Vera Rubin realizadas por el explorador Curiosity del Laboratorio Espacial de Marte muestran estructuras alargadas y milimétricas preservadas en rocas sedimentarias depositadas en ambientes fluviolacustres dentro del cráter Gale. Los datos morfométricos y topológicos son exclusivos de las estructuras con forma de bastón entre las características geológicas marcianas y muestran que los icnofósiles se encuentran entre los análogos morfológicos más cercanos de estas características únicas. [219] Sin embargo, los datos disponibles no pueden refutar por completo dos hipótesis abióticas principales, que son el agrietamiento sedimentario y el crecimiento de cristales evaporíticos como procesos genéticos para las estructuras.

Se han descrito microtúneles a partir de meteoritos marcianos. Consisten en microtúneles rectos o curvos que pueden contener áreas con mayor abundancia de carbono. La morfología de los microtúneles curvos es consistente con los rastros biogénicos en la Tierra, incluidos los rastros de microbioerosión observados en vidrios basálticos. [220] [221] [218] Se necesitan más estudios para confirmar la biogenicidad.

Géiseres

La congelación y descongelación estacionales de la capa de hielo del sur dan lugar a la formación de canales radiales en forma de araña tallados por la luz solar en hielo de un metro de espesor. Luego, el CO2 sublimado ( y probablemente el agua) aumentan la presión en su interior, lo que produce erupciones similares a géiseres de fluidos fríos a menudo mezclados con arena basáltica oscura o lodo. [222] [223] [224] [225] Este proceso es rápido y se observa que ocurre en el espacio de unos pocos días, semanas o meses, una tasa de crecimiento bastante inusual en geología, especialmente para Marte. [226]

Un equipo de científicos húngaros propone que las características más visibles de los géiseres, las manchas oscuras de dunas y los canales de araña, pueden ser colonias de microorganismos fotosintéticos marcianos, que pasan el invierno bajo la capa de hielo, y cuando la luz del sol regresa al polo a principios de la primavera, la luz penetra en el hielo, los microorganismos realizan la fotosíntesis y calientan su entorno inmediato. Una bolsa de agua líquida, que normalmente se evaporaría instantáneamente en la delgada atmósfera marciana, queda atrapada alrededor de ellos por el hielo suprayacente. A medida que esta capa de hielo se adelgaza, los microorganismos se ven a través de un gris. Cuando la capa se ha derretido por completo, los microorganismos se secan rápidamente y se vuelven negros, rodeados por una aureola gris. [227] [228] [229] Los científicos húngaros creen que incluso un proceso de sublimación complejo es insuficiente para explicar la formación y evolución de las manchas oscuras de dunas en el espacio y el tiempo. [230] [231] Desde su descubrimiento, el escritor de ficción Arthur C. Clarke promovió estas formaciones como merecedoras de estudio desde una perspectiva astrobiológica . [232]

Un equipo europeo multinacional sugiere que si hay agua líquida presente en los canales de las arañas durante su ciclo anual de descongelación, podrían proporcionar un nicho donde ciertas formas de vida microscópicas podrían haberse retirado y adaptado mientras estaban protegidas de la radiación solar. [233] Un equipo británico también considera la posibilidad de que la materia orgánica , los microbios o incluso las plantas simples puedan coexistir con estas formaciones inorgánicas, especialmente si el mecanismo incluye agua líquida y una fuente de energía geotérmica . [226] También señalan que la mayoría de las estructuras geológicas pueden explicarse sin invocar ninguna hipótesis orgánica de "vida en Marte". [226] Se ha propuesto desarrollar el módulo de aterrizaje Mars Geyser Hopper para estudiar los géiseres de cerca. [234]

Contaminación hacia adelante

La protección planetaria de Marte tiene como objetivo prevenir la contaminación biológica del planeta. [235] Un objetivo principal es preservar el registro planetario de los procesos naturales mediante la prevención de las introducciones microbianas causadas por los seres humanos, también denominada contaminación directa . Hay abundante evidencia de lo que puede suceder cuando los organismos de regiones de la Tierra que han estado aisladas unas de otras durante períodos significativos de tiempo se introducen en el entorno de otras. Las especies que están confinadas en un entorno pueden prosperar, a menudo fuera de control, en otro entorno en gran detrimento de las especies originales que estaban presentes. En cierto modo, este problema podría agravarse si las formas de vida de un planeta se introdujeran en la ecología totalmente extraña de otro mundo. [236]

La principal preocupación de que el hardware contamine Marte se deriva de la esterilización incompleta de las naves espaciales de algunas bacterias terrestres resistentes ( extremófilos ) a pesar de los mejores esfuerzos. [28] [237] El hardware incluye módulos de aterrizaje, sondas estrelladas, eliminación de hardware al final de la misión y el aterrizaje brusco de los sistemas de entrada, descenso y aterrizaje. Esto ha impulsado la investigación sobre las tasas de supervivencia de microorganismos resistentes a la radiación , incluidas las especies Deinococcus radiodurans y los géneros Brevundimonas , Rhodococcus y Pseudomonas en condiciones marcianas simuladas. [238] Los resultados de uno de estos experimentos de irradiación experimental, combinados con modelos de radiación anteriores, indican que Brevundimonas sp. MV.7 emplazado a solo 30 cm de profundidad en el polvo marciano podría sobrevivir a la radiación cósmica durante hasta 100.000 años antes de sufrir una reducción de población de 10 6 . [238] Los ciclos diurnos similares a los de Marte en temperatura y humedad relativa afectaron bastante severamente la viabilidad de las células de Deinococcus radiodurans . [239] En otras simulaciones, Deinococcus radiodurans tampoco creció bajo baja presión atmosférica, por debajo de 0 °C o en ausencia de oxígeno. [240]

Supervivencia en condiciones marcianas simuladas

Desde la década de 1950, los investigadores han utilizado contenedores que simulan las condiciones ambientales de Marte para determinar la viabilidad de una variedad de formas de vida en Marte. Dichos dispositivos, llamados " jarras marcianas " o "cámaras de simulación marciana", fueron descritos y utilizados por primera vez en la investigación de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en la década de 1950 por Hubertus Strughold , y popularizados en la investigación civil por Joshua Lederberg y Carl Sagan . [241]

El 26 de abril de 2012, los científicos informaron que un liquen extremófilo sobrevivió y mostró resultados notables sobre la capacidad de adaptación de la actividad fotosintética dentro del tiempo de simulación de 34 días en condiciones marcianas en el Laboratorio de Simulación de Marte (MSL) mantenido por el Centro Aeroespacial Alemán (DLR). [242] [243] [244] [245] [246] [247] La ​​capacidad de sobrevivir en un entorno no es la misma que la capacidad de prosperar, reproducirse y evolucionar en ese mismo entorno, lo que requiere más estudios. [29] [28]

Aunque numerosos estudios apuntan a la resistencia a algunas de las condiciones de Marte, lo hacen por separado, y ninguno ha considerado la gama completa de condiciones de la superficie marciana, incluyendo temperatura, presión, composición atmosférica, radiación, humedad, regolito oxidante y otras, todo al mismo tiempo y en combinación. [248] Las simulaciones de laboratorio muestran que siempre que se combinan múltiples factores letales, las tasas de supervivencia se desploman rápidamente. [29]

Salinidad y temperatura del agua

Los astrobiólogos financiados por la NASA están investigando los límites de la vida microbiana en soluciones con altas concentraciones de sal a baja temperatura. [249] Es probable que cualquier cuerpo de agua líquida bajo los casquetes polares o bajo tierra exista bajo alta presión hidrostática y tenga una concentración significativa de sal. Saben que se encontró que el lugar de aterrizaje del módulo de aterrizaje Phoenix era regolito cementado con hielo de agua y sales, y que las muestras de suelo probablemente contenían sulfato de magnesio, perclorato de magnesio, perclorato de sodio, perclorato de potasio, cloruro de sodio y carbonato de calcio. [249] [250] [251] Se probaron bacterias terrestres capaces de crecer y reproducirse en presencia de soluciones altamente saladas, llamadas halófilas o "amantes de la sal", para su supervivencia utilizando sales que se encuentran comúnmente en Marte y a temperaturas decrecientes. [249] Las especies probadas incluyen Halomonas , Marinococcus , Nesterenkonia y Virgibacillus . [249] Las simulaciones de laboratorio muestran que siempre que se combinan múltiples factores ambientales marcianos, las tasas de supervivencia caen rápidamente, [29] sin embargo, se cultivaron bacterias halófilas en un laboratorio en soluciones de agua que contenían más del 25% de las sales comunes en Marte, y a partir de 2019 [ necesita actualización ] , los experimentos incorporarán exposición a baja temperatura, sales y alta presión. [249]

Regiones similares a Marte en la Tierra

El 21 de febrero de 2023, los científicos informaron sobre el hallazgo de un " microbioma oscuro " de microorganismos desconocidos en el desierto de Atacama en Chile , una región de la Tierra similar a Marte. [252] [253]

Misiones

Marte-2

Mars-1 fue la primera nave espacial lanzada a Marte en 1962, [254] pero se perdió la comunicación durante el camino a Marte. Con Mars-2 y Mars-3 en 1971-1972, se obtuvo información sobre la naturaleza de las rocas de la superficie y los perfiles de altitud de la densidad superficial del suelo, su conductividad térmica y anomalías térmicas detectadas en la superficie de Marte. El programa descubrió que su casquete polar norte tiene una temperatura inferior a -110 °C (-166 °F) y que el contenido de vapor de agua en la atmósfera de Marte es cinco mil veces menor que en la Tierra. No se encontraron señales de vida. [255]

No se encontraron señales de vida del programa espacial marciano AMS desde la órbita. El vehículo de descenso Mars-2 se estrelló al aterrizar, el vehículo de descenso Mars-3 despegó 1,5 minutos después de aterrizar en el cráter Ptolemaeus , pero funcionó solo 14,5 segundos [256]

Marinero 4

La sonda Mariner 4 realizó el primer sobrevuelo exitoso del planeta Marte, y envió las primeras imágenes de la superficie marciana en 1965. Las fotografías mostraban un Marte árido sin ríos, océanos ni signos de vida. Además, reveló que la superficie (al menos las partes que fotografió) estaba cubierta de cráteres, lo que indicaba la falta de tectónica de placas y erosión de cualquier tipo durante los últimos 4 mil millones de años. La sonda también descubrió que Marte no tiene un campo magnético global que proteja al planeta de los rayos cósmicos potencialmente mortales . La sonda pudo calcular que la presión atmosférica en el planeta era de aproximadamente 0,6 kPa (en comparación con los 101,3 kPa de la Tierra), lo que significa que no podría existir agua líquida en la superficie del planeta. [24] Después de Mariner 4, la búsqueda de vida en Marte cambió a una búsqueda de organismos vivos similares a bacterias en lugar de organismos multicelulares, ya que el entorno era claramente demasiado duro para ellos. [24] [257] [258]

Vikingoorbitadores

El agua líquida es necesaria para la vida y el metabolismo conocidos , por lo que si había agua en Marte, las probabilidades de que hubiera sustentado la vida pueden haber sido determinantes. Las sondas Viking encontraron evidencia de posibles valles fluviales en muchas áreas, erosión y, en el hemisferio sur, arroyos ramificados. [259] [260] [261]

Experimentos biológicos vikingos

La misión principal de las sondas Viking de mediados de los años 1970 era llevar a cabo experimentos diseñados para detectar microorganismos en el suelo marciano, porque las condiciones favorables para la evolución de organismos multicelulares cesaron hace unos cuatro mil millones de años en Marte. [262] Las pruebas fueron formuladas para buscar vida microbiana similar a la encontrada en la Tierra. De los cuatro experimentos, solo el experimento de Liberación Etiquetada (LR) arrojó un resultado positivo, [ dudoso – discutir ] mostrando un aumento de la producción de 14 CO 2 en la primera exposición del suelo al agua y los nutrientes. Todos los científicos están de acuerdo en dos puntos de las misiones Viking: que el 14 CO 2 radiomarcado se desarrolló en el experimento de Liberación Etiquetada, y que el GCMS no detectó moléculas orgánicas. Hay interpretaciones muy diferentes de lo que implican esos resultados: un libro de texto de astrobiología de 2011 señala que el GCMS fue el factor decisivo debido al cual "Para la mayoría de los científicos de Viking, la conclusión final fue que las misiones Viking no lograron detectar vida en el suelo marciano". [263]

Norman Horowitz fue el jefe de la sección de biociencia del Laboratorio de Propulsión a Chorro de las misiones Mariner y Viking de 1965 a 1976. Horowitz consideraba que la gran versatilidad del átomo de carbono lo convierte en el elemento con más probabilidades de aportar soluciones, incluso exóticas, a los problemas de supervivencia de la vida en otros planetas. [264] Sin embargo, también consideraba que las condiciones encontradas en Marte eran incompatibles con la vida basada en el carbono.

Uno de los diseñadores del experimento Labeled Release, Gilbert Levin , cree que sus resultados son un diagnóstico definitivo de vida en Marte. [24] Muchos científicos cuestionan la interpretación de Levin. [265] Un libro de texto de astrobiología de 2006 señaló que "sin embargo, con muestras terrestres no esterilizadas, la adición de más nutrientes después de la incubación inicial produciría aún más gas radiactivo a medida que las bacterias latentes entraran en acción para consumir la nueva dosis de alimento. Esto no fue cierto en el suelo marciano; en Marte, la segunda y tercera inyecciones de nutrientes no produjeron ninguna liberación adicional de gas marcado". [266] Otros científicos argumentan que los superóxidos en el suelo podrían haber producido este efecto sin que hubiera vida presente. [267] Un consenso casi general descartó los datos de Labeled Release como evidencia de vida, porque el cromatógrafo de gases y el espectrómetro de masas, diseñados para identificar materia orgánica natural , no detectaron moléculas orgánicas. [185] Más recientemente, se detectaron altos niveles de sustancias químicas orgánicas , en particular clorobenceno , en el polvo extraído de una de las rocas, llamada " Cumberland ", analizada por el rover Curiosity . [268] [269] La comunidad de expertos en general considera que los resultados de la misión Viking sobre la vida no son concluyentes. [24] [267] [270]

En 2007, durante un seminario del Laboratorio Geofísico de la Institución Carnegie (Washington, DC, EE. UU.), la investigación de Gilbert Levin fue evaluada una vez más. [185] Levin todavía mantiene que sus datos originales eran correctos, ya que los experimentos de control positivo y negativo estaban en orden. [271] Además, el equipo de Levin, el 12 de abril de 2012, informó una especulación estadística, basada en datos antiguos (reinterpretados matemáticamente a través del análisis de conglomerados ) de los experimentos de liberación etiquetada , que pueden sugerir evidencia de "vida microbiana existente en Marte". [271] [272] Los críticos replican que el método aún no ha demostrado ser efectivo para diferenciar entre procesos biológicos y no biológicos en la Tierra, por lo que es prematuro sacar conclusiones. [273]

Un equipo de investigación de la Universidad Nacional Autónoma de México encabezado por Rafael Navarro-González concluyó que el equipo GCMS (TV-GC-MS) utilizado por el programa Viking para buscar moléculas orgánicas, puede no ser lo suficientemente sensible para detectar niveles bajos de compuestos orgánicos. [192] Klaus Biemann , el investigador principal del experimento GCMS en Viking escribió una refutación. [274] Debido a la simplicidad del manejo de la muestra, TV-GC-MS todavía se considera el método estándar para la detección de compuestos orgánicos en futuras misiones a Marte, por lo que Navarro-González sugiere que el diseño de futuros instrumentos orgánicos para Marte debería incluir otros métodos de detección. [192]

Después del descubrimiento de percloratos en Marte por el módulo de aterrizaje Phoenix , prácticamente el mismo equipo de Navarro-González publicó un artículo argumentando que los resultados del GCMS de Viking se vieron comprometidos por la presencia de percloratos. [275] Un libro de texto de astrobiología de 2011 señala que "aunque el perclorato es un oxidante demasiado pobre para reproducir los resultados del LR (en las condiciones de ese experimento, el perclorato no oxida los compuestos orgánicos), sí oxida, y por lo tanto destruye, los compuestos orgánicos a las temperaturas más altas utilizadas en el experimento GCMS de Viking". [276] Biemann también ha escrito un comentario crítico de este artículo de Navarro-González, [277] al que estos últimos han respondido; [278] el intercambio se publicó en diciembre de 2011.

Fénixmódulo de aterrizaje, 2008

Una concepción artística de la nave espacial Phoenix

La misión Phoenix aterrizó una nave espacial robótica en la región polar de Marte el 25 de mayo de 2008, y operó hasta el 10 de noviembre de 2008. Uno de los dos objetivos principales de la misión era buscar una "zona habitable" en el regolito marciano donde pudiera existir vida microbiana, el otro objetivo principal era estudiar la historia geológica del agua en Marte. El módulo de aterrizaje tiene un brazo robótico de 2,5 metros que era capaz de cavar zanjas poco profundas en el regolito. Hubo un experimento de electroquímica que analizó los iones en el regolito y la cantidad y tipo de antioxidantes en Marte. Los datos del programa Viking indican que los oxidantes en Marte pueden variar con la latitud, señalando que Viking 2 vio menos oxidantes que Viking 1 en su posición más al norte. Phoenix aterrizó aún más al norte. [279] Los datos preliminares de Phoenix revelaron que el suelo de Marte contiene perclorato y , por lo tanto, puede no ser tan amigable para la vida como se pensaba anteriormente. [280] [281] [194] El nivel de pH y salinidad se consideraron benignos desde el punto de vista biológico. Los analizadores también indicaron la presencia de agua ligada y CO 2 . [282] Un análisis reciente del meteorito marciano EETA79001 encontró 0,6 ppm de ClO 4 − , 1,4 ppm de ClO 3 − y 16 ppm de NO 3 − , muy probablemente de origen marciano. El ClO 3 − sugiere la presencia de otros oxiclorinas altamente oxidantes como ClO 2 − o ClO, producidos tanto por oxidación UV de Cl como por radiólisis de rayos X de ClO 4 − . Por lo tanto, es probable que solo sobrevivan los compuestos orgánicos altamente refractarios y/o bien protegidos (subsuperficiales). [283] Además, un análisis reciente del WCL de Phoenix mostró que el Ca(ClO 4 ) 2 en el suelo de Phoenix no ha interactuado con agua líquida de ninguna forma, tal vez durante tanto tiempo como 600 Myr. Si lo hubiera hecho, el Ca(ClO 4 ) 2 altamente soluble en contacto con agua líquida habría formado solo CaSO 4 . Esto sugiere un entorno severamente árido, con mínima o ninguna interacción con agua líquida. [284]

Laboratorio de Ciencias de Marte

Autorretrato del rover Curiosity

La misión Mars Science Laboratory es un proyecto de la NASA que lanzó el 26 de noviembre de 2011 el rover Curiosity , un vehículo robótico de propulsión nuclear, que lleva instrumentos diseñados para evaluar las condiciones de habitabilidad pasadas y presentes en Marte. [285] [286] El rover Curiosity aterrizó en Marte en Aeolis Palus en el cráter Gale , cerca de Aeolis Mons (también conocido como Monte Sharp), [287] [288] [289] [290] el 6 de agosto de 2012. [291] [292] [293]

El 16 de diciembre de 2014, la NASA informó que el rover Curiosity detectó un "pico de diez veces", probablemente localizado, en la cantidad de metano en la atmósfera marciana . Las mediciones de muestra tomadas "una docena de veces durante 20 meses" mostraron aumentos a fines de 2013 y principios de 2014, con un promedio de "7 partes de metano por mil millones en la atmósfera". Antes y después de eso, las lecturas promediaron alrededor de una décima parte de ese nivel. [268] [269] Además, los niveles bajos de clorobenceno ( C
6yo
5Cl ), se detectaron en el polvo extraído de una de las rocas, llamada " Cumberland ", analizada por el rover Curiosity . [268] [269]

Marzo de 2020

La misión Marte 2020 de la NASA incluye el rover Perseverance . Lanzado el 30 de julio de 2020, su objetivo es investigar un entorno antiguo de relevancia astrobiológica en Marte. Esto incluye sus procesos geológicos superficiales y su historia, y una evaluación de su habitabilidad pasada y el potencial de conservación de biofirmas dentro de materiales geológicos accesibles. [295] Perseverance ha estado en Marte durante 3 años y 226 días.

La roca de las cataratas Cheyava, descubierta en Marte en junio de 2024, ha sido designada por la NASA como una " biofirma potencial" y el rover Perseverance tomó muestras de su núcleo para su posible retorno a la Tierra y un examen más detallado. Aunque es sumamente intrigante, no se puede llegar a una determinación definitiva sobre el origen biológico o abiótico de esta roca con los datos disponibles actualmente.

Futuras misiones de astrobiología

La colonización humana de Marte

Algunas de las principales razones para colonizar Marte incluyen intereses económicos, investigación científica a largo plazo que es mejor que la lleven a cabo humanos en lugar de sondas robóticas, y pura curiosidad. Las condiciones de la superficie y la presencia de agua en Marte lo convierten, sin duda, en el planeta más hospitalario del Sistema Solar , aparte de la Tierra. La colonización humana de Marte requeriría la utilización de recursos in situ ( ISRU , por sus siglas en inglés); un informe de la NASA afirma que "las tecnologías de vanguardia aplicables incluyen la robótica, la inteligencia artificial, la nanotecnología, la biología sintética, la impresión 3D/ fabricación aditiva y la autonomía. Estas tecnologías combinadas con los vastos recursos naturales deberían permitir que, antes y después de la llegada de los humanos, la ISRU aumente en gran medida la fiabilidad y la seguridad y reduzca el coste de la colonización humana de Marte". [299] [300] [301]

Mapa interactivo de Marte

Mapa de MarteAcheron FossaeAcidalia PlanitiaAlba MonsAmazonis PlanitiaAonia PlanitiaArabia TerraArcadia PlanitiaArgentea PlanumArgyre PlanitiaChryse PlanitiaClaritas FossaeCydonia MensaeDaedalia PlanumElysium MonsElysium PlanitiaGale craterHadriaca PateraHellas MontesHellas PlanitiaHesperia PlanumHolden craterIcaria PlanumIsidis PlanitiaJezero craterLomonosov craterLucus PlanumLycus SulciLyot craterLunae PlanumMalea PlanumMaraldi craterMareotis FossaeMareotis TempeMargaritifer TerraMie craterMilankovič craterNepenthes MensaeNereidum MontesNilosyrtis MensaeNoachis TerraOlympica FossaeOlympus MonsPlanum AustralePromethei TerraProtonilus MensaeSirenumSisyphi PlanumSolis PlanumSyria PlanumTantalus FossaeTempe TerraTerra CimmeriaTerra SabaeaTerra SirenumTharsis MontesTractus CatenaTyrrhena TerraUlysses PateraUranius PateraUtopia PlanitiaValles MarinerisVastitas BorealisXanthe Terra
La imagen de arriba contiene enlaces en los que se puede hacer clic.Mapa interactivo de la topografía global de Marte . Pase el cursor your mousesobre la imagen para ver los nombres de más de 60 características geográficas destacadas y haga clic para acceder a ellas. Los colores del mapa base indican elevaciones relativas , según los datos del altímetro láser Mars Orbiter del Mars Global Surveyor de la NASA . Los blancos y marrones indican las elevaciones más altas (+12 a +8 km ); seguido de rosas y rojas (+8 a +3 km ); el amarillo es0 km ; los verdes y azules son elevaciones más bajas (hasta−8 km ). Los ejes son latitud y longitud ; se indican las regiones polares .
(Ver también: Mapa de los Mars Rovers y Mapa del Mars Memorial ) ( ver • discutir )


Véase también

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