Hallan una reacción química nunca antes vista en la atmósfera de Marte

La sal de antiguos mares incrustada en la polvorienta superficie de Marte y lanzada a la atmósfera del planeta ha llevado al descubrimiento por primera vez de cloruro de hidrógeno en el planeta.

Nuevos resultados del equipo de orbitador ExoMars TGO (Trace Gas Orbiter) de la ESA y Roscosmos publicados en Science Advances revelan una clase de química completamente nueva y brindan más información sobre los cambios estacionales y las interacciones superficie-atmósfera como fuerzas impulsoras detrás de las nuevas observaciones.

"Hemos descubierto el cloruro de hidrógeno por primera vez en Marte. Esta es la primera detección de un gas halógeno en la atmósfera de Marte y representa un nuevo ciclo químico para comprender", dice en un comunicado Kevin Olsen de la Universidad de Oxford, uno de los científicos principales del descubrimiento.

El gas cloruro de hidrógeno, o HCl, comprende un átomo de hidrógeno y cloro. Los científicos de Marte siempre estuvieron atentos a los gases a base de cloro o azufre porque son posibles indicadores de la actividad volcánica. Pero la naturaleza de las observaciones del cloruro de hidrógeno, el hecho de que se detectó en lugares muy distantes al mismo tiempo y la falta de otros gases que se esperarían de la actividad volcánica, apunta a una fuente diferente. Es decir, el descubrimiento sugiere una interacción superficie-atmósfera completamente nueva impulsada por las estaciones de polvo en Marte que no se había explorado previamente.

En un proceso muy similar al visto en la Tierra, las sales en forma de cloruro de sodio, remanentes de océanos evaporados e incrustadas en la superficie polvorienta de Marte, son elevadas a la atmósfera por los vientos. La luz solar calienta la atmósfera y hace que se eleve el polvo, junto con el vapor de agua liberado por los casquetes polares. El polvo salado reacciona con el agua atmosférica para liberar cloro, que luego reacciona con moléculas que contienen hidrógeno para crear cloruro de hidrógeno. Otras reacciones podrían hacer que el cloro o el polvo rico en ácido clorhídrico regresen a la superficie, quizás como percloratos, una clase de sal compuesta de oxígeno y cloro.

"Se necesita vapor de agua para liberar cloro y se necesitan los subproductos del agua, el hidrógeno, para formar cloruro de hidrógeno. El agua es fundamental en esta química", dice Kevin. "También observamos una correlación con el polvo: vemos más cloruro de hidrógeno cuando aumenta la actividad del polvo, un proceso relacionado con el calentamiento estacional del hemisferio sur".

El equipo vio por primera vez el gas durante la tormenta de polvo global en 2018, observando que aparecía simultáneamente en los hemisferios norte y sur, y fue testigo de su desaparición sorprendentemente rápida nuevamente al final del período polvoriento estacional. Ya están analizando los datos recopilados durante la siguiente temporada de polvo y ven que el HCl aumenta de nuevo.

Además de los nuevos gases, Trace Gas Orbiter está perfeccionando nuestra comprensión de cómo Marte perdió su agua, un proceso que también está relacionado con los cambios estacionales.

Alguna vez se pensó que el agua líquida fluyó a través de la superficie de Marte como se evidencia en los numerosos ejemplos de antiguos valles secos y canales de ríos. Hoy en día, está mayormente encerrado en los casquetes polares y enterrado bajo tierra. Marte todavía tiene fugas de agua hoy en día, en forma de hidrógeno y oxígeno que se escapan de la atmósfera.

Su importancia

Comprender la interacción de los posibles depósitos de agua y su comportamiento estacional y a largo plazo es clave para comprender la evolución del clima de Marte. Esto se puede hacer mediante el estudio del vapor de agua y el agua "semipesada" (donde un átomo de hidrógeno se reemplaza por un átomo de deuterio, una fora de hidrógeno con un neutrón adicional).

"La proporción de deuterio a hidrógeno, D/H, es nuestro cronómetro, una métrica poderosa que nos informa sobre la historia del agua en Marte y cómo evolucionó la pérdida de agua con el tiempo. Gracias al ExoMars Trace Gas Orbiter, ahora podemos comprender y calibrar mejor este cronómetro y probar posibles nuevos depósitos de agua en Marte", dice Geronimo Villanueva del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y autor principal del nuevo resultado.

"Con el Trace Gas Orbiter podemos observar la trayectoria de los isotopólogos del agua a medida que se elevan a la atmósfera con un nivel de detalle que antes no era posible. Las mediciones anteriores solo proporcionaron el promedio sobre la profundidad de toda la atmósfera. Es como si antes solo tuviéramos una vista 2D, ahora podemos explorar la atmósfera en 3D ", dice Ann Carine Vandaele, investigadora principal del instrumento Nadir and Occultation for MArs Discovery (NOMAD) que se utilizó para esta investigación.

Las nuevas mediciones revelan una variabilidad dramática en D/H con la altitud y la estación a medida que el agua se eleva desde su ubicación original. "Curiosamente, los datos muestran que una vez que el agua se vaporiza por completo, muestra principalmente un gran enriquecimiento común en agua semipesada, y una relación D/H seis veces mayor que la de la Tierra en todos los reservorios de Marte, lo que confirma que se han perdido grandes cantidades de agua con el tiempo", dice Giuliano Liuzzi de la American Universityu y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y uno de los científicos principales de la investigación.

Los datos de ExoMars recopilados entre abril de 2018 y abril de 2019 también mostraron tres instancias que aceleraron la pérdida de agua de la atmósfera: la tormenta de polvo global de 2018, una tormenta regional corta pero intensa en enero de 2019 y la liberación de agua de la capa de hielo del polo sur durante los meses de verano, vinculado al cambio estacional. De particular interés es una columna de vapor de agua en aumento durante el verano austral que potencialmente inyectaría agua en la atmósfera superior de forma estacional y anual.

Las futuras observaciones coordinadas con otras naves espaciales, incluida la MAVEN de la NASA, que se centra en la atmósfera superior, proporcionarán información complementaria sobre la evolución del agua durante el año marciano. (Europa Press)

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