El regolito marciano es la fina capa de depósitos superficiales no consolidados, sueltos y heterogéneos que cubre la superficie de Marte . El término suelo marciano generalmente se refiere a la fracción más fina del regolito. Hasta ahora, no se han devuelto muestras a la Tierra, el objetivo de una misión de retorno de muestras a Marte , pero el suelo se ha estudiado de forma remota con el uso de exploradores y orbitadores marcianos . Sus propiedades pueden diferir significativamente de las del suelo terrestre , incluida su toxicidad debido a la presencia de percloratos .
En la Tierra, el término "suelo" generalmente incluye contenido orgánico . [1] Por el contrario, los científicos planetarios adoptan una definición funcional de suelo para distinguirlo de las rocas. [2] Las rocas generalmente se refieren a materiales de escala de 10 cm y más grandes (por ejemplo, fragmentos, brechas y afloramientos expuestos) con alta inercia térmica, con fracciones de área consistentes con los datos del Viking Infrared Thermal Mapper (IRTM) e inmóviles bajo las condiciones eólicas (de viento) actuales . [2] En consecuencia, las rocas se clasifican como granos que exceden el tamaño de los adoquines en la escala de Wentworth .
Este enfoque permite un acuerdo entre los métodos de teledetección marcianos que abarcan el espectro electromagnético desde las ondas gamma hasta las de radio . "Suelo" se refiere a todos los demás materiales, normalmente no consolidados, incluidos aquellos de grano suficientemente fino para ser movilizados por el viento. [2] En consecuencia, el suelo abarca una variedad de componentes del regolito identificados en los sitios de aterrizaje. Los ejemplos típicos incluyen: lecho (una característica que se desarrolla en la interfaz de un fluido y un lecho móvil, como ondulaciones y dunas), clastos (fragmentos de minerales y rocas preexistentes, como depósitos de sedimentos), concreciones , deriva , polvo , fragmentos rocosos y arena . La definición funcional refuerza una definición genérica recientemente propuesta de suelo en cuerpos terrestres (incluidos asteroides y satélites ) como una capa superficial no consolidada y químicamente meteorizada de material mineral u orgánico de grano fino que excede el espesor de escala centimétrica, con o sin elementos gruesos y porciones cementadas. [1]
El polvo marciano generalmente hace referencia a materiales aún más finos que el suelo marciano, la fracción que tiene menos de 30 micrómetros de diámetro. El desacuerdo sobre el significado de la definición de suelo surge debido a la falta de un concepto integrado de suelo en la literatura. La definición pragmática de "medio para el crecimiento de las plantas" ha sido adoptada comúnmente en la comunidad científica planetaria, pero una definición más compleja describe el suelo como "material alterado (bio)geoquímicamente/físicamente en la superficie de un cuerpo planetario que abarca depósitos telúricos extraterrestres superficiales". Esta definición enfatiza que el suelo es un cuerpo que retiene información sobre su historia ambiental y que no necesita la presencia de vida para formarse.
El regolito marciano es tóxico debido a las concentraciones relativamente altas de compuestos de perclorato que contienen cloro . [3] El cloro elemental fue descubierto por primera vez durante investigaciones localizadas por el explorador marciano Sojourner , y ha sido confirmado por Spirit , Opportunity y Curiosity . El orbitador Mars Odyssey también ha detectado percloratos en la superficie del planeta.
El módulo de aterrizaje Phoenix de la NASA detectó por primera vez compuestos a base de cloro, como el perclorato de calcio . Los niveles detectados en el regolito marciano rondan el 0,5 %, un nivel considerado tóxico para los humanos. [4] Estos compuestos también son tóxicos para las plantas. Un estudio terrestre de 2013 descubrió que una concentración de 0,5 g por litro causaba:
El informe señaló que uno de los tipos de planta estudiados, Eichhornia crassipes , parecía resistente a los percloratos y podría usarse para ayudar a eliminar las sales tóxicas del medio ambiente, aunque las propias plantas terminarían conteniendo una alta concentración de percloratos como resultado. [5] Hay evidencia de que algunas formas de vida bacterianas son capaces de superar los percloratos [6] [7] mediante adaptaciones fisiológicas al aumento de las concentraciones de perclorato, [8] y algunas incluso viven de ellos. [9] Sin embargo, el efecto añadido de los altos niveles de UV que llegan a la superficie de Marte rompe los enlaces moleculares, creando sustancias químicas aún más peligrosas que en pruebas de laboratorio en la Tierra demostraron ser más letales para las bacterias que los percloratos solos. [10]
La NASA ha reconocido desde hace tiempo el peligro potencial para la salud humana del fino polvo marciano . Un estudio de 2002 advirtió sobre la amenaza potencial y se llevó a cabo un estudio utilizando los silicatos más comunes que se encuentran en Marte: olivino , piroxeno y feldespato . Se descubrió que el polvo reaccionaba con pequeñas cantidades de agua para producir moléculas altamente reactivas que también se producen durante la minería de cuarzo y que se sabe que producen enfermedades pulmonares en los mineros de la Tierra, incluido el cáncer (el estudio también señaló que el polvo lunar puede ser peor). [11]
En este sentido, desde 2005 el Grupo de Análisis del Programa de Exploración de Marte (MEPAG) de la NASA se ha propuesto determinar los posibles efectos tóxicos del polvo marciano sobre los seres humanos. En 2010, el grupo observó que, aunque el módulo de aterrizaje Phoenix y los exploradores Spirit y Opportunity habían contribuido a responder a esta pregunta, ninguno de los instrumentos ha sido adecuado para medir los carcinógenos particulares que son motivo de preocupación. [12] El explorador Mars 2020 es una misión de astrobiología que también realizará mediciones para ayudar a los diseñadores de una futura expedición humana a comprender los peligros que plantea el polvo marciano. Emplea los siguientes instrumentos relacionados:
La misión Mars 2020 almacenará muestras que podrían ser recuperadas por una futura misión para su transporte a la Tierra. Cualquier pregunta sobre la toxicidad del polvo que aún no haya sido respondida in situ podrá ser abordada en los laboratorios en la Tierra.
Marte está cubierto de vastas extensiones de arena y polvo y su superficie está llena de rocas y cantos rodados. El polvo se recoge ocasionalmente en grandes tormentas de polvo que se extienden por todo el planeta . El polvo de Marte es muy fino y queda lo suficiente suspendido en la atmósfera como para dar al cielo un tono rojizo. El tono rojizo se debe a la oxidación de minerales de hierro que se formaron presumiblemente hace unos pocos miles de millones de años cuando Marte era cálido y húmedo, pero ahora que Marte es frío y seco, la oxidación moderna puede deberse a un superóxido que se forma en los minerales expuestos a los rayos ultravioleta de la luz solar. [19] Se cree que la arena se mueve lentamente en los vientos marcianos debido a la muy baja densidad de la atmósfera en la época actual. En el pasado, el agua líquida que fluía en barrancos y valles fluviales puede haber dado forma al regolito marciano. Los investigadores de Marte están estudiando si la extracción de agua subterránea está dando forma al regolito marciano en la época actual, y si existen hidratos de dióxido de carbono en Marte y desempeñan un papel.
Se cree que grandes cantidades de agua y dióxido de carbono [21] permanecen congeladas dentro del regolito en las partes ecuatoriales de Marte y en su superficie en latitudes más altas. Según el Detector de Neutrones de Alta Energía del satélite Mars Odyssey, el contenido de agua del regolito marciano es de hasta un 5% en peso. [22] [23] La presencia de olivino , que es un mineral primario fácilmente meteorizable, se ha interpretado como que significa que los procesos de meteorización físicos en lugar de los químicos dominan actualmente en Marte . [24] Se cree que las altas concentraciones de hielo en el regolito son la causa del deslizamiento acelerado del suelo , que forma el " terreno suavizado " redondeado característico de las latitudes medias marcianas.
En junio de 2008, el módulo de aterrizaje Phoenix devolvió datos que mostraban que el regolito marciano era ligeramente alcalino y contenía nutrientes vitales como magnesio , sodio , potasio y cloruro , todos los cuales son ingredientes para que los organismos vivos crezcan en la Tierra. Los científicos compararon el regolito cerca del polo norte de Marte con el de los jardines traseros de la Tierra y concluyeron que podría ser adecuado para el crecimiento de plantas. [25] Sin embargo, en agosto de 2008, el módulo de aterrizaje Phoenix realizó experimentos químicos simples , mezclando agua de la Tierra con suelo marciano en un intento de probar su pH , y descubrió rastros de perclorato de sal , al tiempo que confirmaba las teorías de muchos científicos de que la superficie marciana era considerablemente básica , midiendo 8,3. La presencia del perclorato hace que el regolito marciano sea más exótico de lo que se creía anteriormente (ver la sección Toxicidad). [26] Fueron necesarias más pruebas para eliminar la posibilidad de que las lecturas de perclorato fueran causadas por fuentes terrestres, que en ese momento se pensaba que podrían haber migrado desde la nave espacial hacia las muestras o la instrumentación. [27] Sin embargo, cada nuevo módulo de aterrizaje ha confirmado su presencia en el regoltih localmente y el orbitador Mars Odyssey confirmó que están distribuidos globalmente en toda la superficie del planeta. [4]
En 1999, el explorador Mars Pathfinder realizó una medición electrostática indirecta del regolito marciano. El Experimento de Abrasión de Ruedas (WAE, por sus siglas en inglés) se diseñó con quince muestras de metal y aisladores de película montados en la rueda para reflejar la luz solar hacia un sensor fotovoltaico. Las cámaras del módulo de aterrizaje mostraron que el polvo se acumulaba en las ruedas a medida que el explorador se movía y el WAE detectó una caída en la cantidad de luz que llegaba al sensor. Se cree que el polvo puede haber adquirido una carga electrostática a medida que las ruedas rodaban por la superficie, lo que provocó que el polvo se adhiriera a la superficie de la película. [28]
El 17 de octubre de 2012 (con el rover Curiosity en el Rocknest ), se realizó el primer análisis de difracción de rayos X del regolito marciano. Los resultados revelaron la presencia de varios minerales, incluidos feldespato , piroxenos y olivino , y sugirieron que el regolito marciano en la muestra era similar a los " suelos basálticos erosionados " de los volcanes hawaianos . [20] La ceniza volcánica hawaiana ha sido utilizada como simulador de regolito marciano por investigadores desde 1998. [29]
En diciembre de 2012, los científicos que trabajan en la misión Mars Science Laboratory anunciaron que un análisis extenso del regolito marciano realizado por el rover Curiosity mostró evidencia de moléculas de agua , azufre y cloro , así como indicios de compuestos orgánicos . [17] [18] [30] Sin embargo, no se puede descartar la contaminación terrestre como fuente de los compuestos orgánicos.
El 26 de septiembre de 2013, los científicos de la NASA informaron que el rover Curiosity detectó agua "abundante y de fácil acceso" ( 1,5 a 3 por ciento en peso) en muestras de regolito en la región Rocknest de Aeolis Palus en el cráter Gale . [31] [32] [33] [34] [35] [36] Además, la NASA informó que el rover Curiosity encontró dos tipos principales de regolito: un tipo máfico de grano fino y un tipo félsico de grano grueso derivado localmente . [33] [35] [37] El tipo máfico, similar a otros regolitos marcianos y al polvo marciano , se asoció con la hidratación de las fases amorfas del regolito. [37] Además, se encontraron percloratos , cuya presencia puede dificultar la detección de moléculas orgánicas relacionadas con la vida, en el lugar de aterrizaje del rover Curiosity (y antes en el sitio más polar del módulo de aterrizaje Phoenix ), lo que sugiere una "distribución global de estas sales". [36] La NASA también informó que la roca Jake M , una roca encontrada por Curiosity en el camino a Glenelg , era una mugearita y muy similar a las rocas de mugearita terrestres. [38]
El 11 de abril de 2019, la NASA anunció que el rover Curiosity en Marte perforó y estudió de cerca una " unidad que contiene arcilla ", lo que, según el director del proyecto del rover, es un "hito importante" en el viaje de Curiosity al Monte Sharp . [39]
Los seres humanos necesitarán recursos in situ para colonizar Marte. Eso exige un conocimiento de los sedimentos locales no consolidados, pero la clasificación de dichos sedimentos sigue siendo un trabajo en progreso. Se sabe muy poco de toda la superficie marciana como para trazar un cuadro suficientemente representativo. [40]
El polvo de tamaño similar se asentará en la atmósfera marciana, más delgada, antes que en la Tierra. Por ejemplo, el polvo suspendido por las tormentas de polvo globales de 2001 en Marte solo permaneció en la atmósfera marciana durante 0,6 años, mientras que el polvo del Monte Pinatubo tardó unos dos años en asentarse. [41] Sin embargo, en las condiciones marcianas actuales, los movimientos de masa involucrados son generalmente mucho menores que en la Tierra. Incluso las tormentas de polvo globales de 2001 en Marte movieron solo el equivalente a una capa de polvo muy delgada: alrededor de 3 μm de espesor si se deposita con un espesor uniforme entre 58° al norte y al sur del ecuador. [41] La deposición de polvo en los dos sitios del rover se ha producido a una velocidad de aproximadamente el espesor de un grano cada 100 soles . [42]
La diferencia en la concentración de polvo en la atmósfera de la Tierra y la de Marte se debe a un factor clave. En la Tierra, el polvo que deja la suspensión atmosférica generalmente se agrega en partículas más grandes a través de la acción de la humedad del suelo o queda suspendido en aguas oceánicas. Ayuda que la mayor parte de la superficie de la Tierra esté cubierta por agua líquida. Ninguno de estos procesos ocurre en Marte, lo que deja el polvo depositado disponible para ser suspendido nuevamente en la atmósfera marciana. [43] De hecho, la composición del polvo atmosférico marciano, muy similar al polvo de la superficie , como se observa por el Espectrómetro de Emisión Térmica Mars Global Surveyor , puede estar dominada volumétricamente por compuestos de feldespato plagioclasa y zeolita [44] que pueden derivarse mecánicamente de rocas basálticas marcianas sin alteración química. Las observaciones de las trampas de polvo magnético de los vehículos exploradores de Marte sugieren que aproximadamente el 45% del hierro elemental en el polvo atmosférico está oxidado al máximo ( Fe 3+ ) y que casi la mitad existe en titanomagnetita, [45] ambos son consistentes con la derivación mecánica del polvo con alteración acuosa limitada a solo películas delgadas de agua. [46] En conjunto, estas observaciones respaldan la ausencia de procesos de agregación de polvo impulsados por el agua en Marte. Además, la actividad eólica domina la superficie de Marte en la actualidad, y los abundantes campos de dunas de Marte pueden producir fácilmente partículas en suspensión atmosférica a través de efectos como granos más grandes que desagregan partículas finas a través de colisiones. [47]
Las partículas de polvo atmosférico marciano tienen generalmente un diámetro de 3 μm. [48] Si bien la atmósfera de Marte es más delgada, Marte también tiene una aceleración gravitacional menor, por lo que el tamaño de las partículas que permanecerán en suspensión no se puede estimar solo con el espesor atmosférico. Las fuerzas electrostáticas y de van der Waals que actúan entre partículas finas introducen complejidades adicionales a los cálculos. Un modelado riguroso de todas las variables relevantes sugiere que las partículas de 3 μm de diámetro pueden permanecer en suspensión indefinidamente a la mayoría de las velocidades del viento, mientras que partículas de hasta 20 μm de diámetro pueden entrar en suspensión desde el reposo con una turbulencia del viento en la superficie de tan solo 2 ms −1 o permanecer en suspensión a 0,8 ms −1 . [42]
En julio de 2018, los investigadores informaron que la mayor fuente individual de polvo en el planeta Marte proviene de la Formación Medusae Fossae . [49]
Actualmente, las investigaciones en la Tierra se limitan al uso de simuladores de regolito marciano , como el simulador MGS-1 producido por Exolith Lab, [51] que se basa en el análisis de varias naves espaciales marcianas . Se trata de un material terrestre que se utiliza para simular las propiedades químicas y mecánicas del regolito marciano para investigaciones, experimentos y pruebas de prototipos de actividades relacionadas con el regolito marciano, como la mitigación del polvo de los equipos de transporte, los sistemas avanzados de soporte vital y la utilización de recursos in situ .
Se están planificando varias misiones de retorno de muestras de Marte , que permitirían traer a la Tierra regolito marciano real para un análisis más avanzado del que es posible in situ en la superficie de Marte . Esto debería permitir simulaciones aún más precisas. La primera de estas misiones es una misión de varias partes que comenzará con el módulo de aterrizaje Mars 2020. Este recogerá muestras durante un largo período. Un segundo módulo de aterrizaje recogerá las muestras y las traerá de regreso a la Tierra.
![Una duna en Marte aparece en falsos colores azules. En falsos colores, los colores amarillo a azul representan regolito más cálido a más frío.[52]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3c/ESP_053894_2295-Mars-BlueDune-EnhancedColor-20180124.jpg/1280px-ESP_053894_2295-Mars-BlueDune-EnhancedColor-20180124.jpg)
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