Marte (II)

La semana pasada empezamos a acercarnos a Marte, el Planeta Rojo, dentro de la serie El Sistema Solar. En la primera parte hablamos acerca de nuestras primeras ideas sobre Marte y las sondas que lograron llegar hasta él por primera vez, tocarlo y enviarnos los primeros datos sobre su atmósfera. Como recordarás, hicimos especial énfasis en la Mars Global Surveyor y su mapa del planeta. Ese mapa nos será muy útil hoy para continuar aprendiendo sobre ese pequeño vecino de la Tierra, ya que hoy nos centraremos en la geografía marciana, una de las más extremas del Sistema Solar.

Por comodidad, aquí tienes de nuevo el mapa de la MGS. Cuando hable de lugares concretos, haré referencia a la latitud y longitud en el mapa para que puedas localizar el sitio en cuestión. Cuando acabe esta entrada deberías ser capaz de reconocer las estructuras más importantes del planeta:

Versión a 2497×2221 px. Crédito: NASA.

Antes de nada, hablemos brevemente de lo primero que llama la atención al mirar ese mapa fotográfico, algo que ya mencioné en la primera entrega del artículo: la enorme diferencia entre el hemisferio norte y el sur. Como puedes ver en el mapa, el hemisferio norte de Marte es muy plano, con poca elevación y sin apenas cráteres de importancia. Sin embargo, el hemisferio sur es muy abrupto, con cráteres gigantescos y una miríada de cráteres más pequeños. Desde hace décadas los astrónomos se han hecho la misma pregunta que tú y que yo: ¿por qué ese contraste tan grande?

Existen tres hipótesis principales para explicar esa diferencia. Una de ellas propone una convección desigual entre ambos hemisferios, cuando el interior de Marte era geológicamente activo: en el hemisferio sur predominaban movimientos descendentes del magma, mientras que en el norte predominaba el ascenso. De ese modo se formaron grandes coladas de lava en el hemisferio norte, que cubrieron regularmente los cráteres que se iban formando, dejándolo relativamente liso. Aún no tenemos suficientes datos que confirmen o refuten esta teoría: hacen falta más tiempo y estudios más detallados en varios puntos del planeta, pero, desde luego, es posible que sea la respuesta.

Otra posible respuesta es que, por cosas de la probabilidad, se hayan producido múltiples impactos de asteroides en el hemisferio norte, con lo que lo que vemos podría ser una especie de cráter múltiple, una superposición de muchos otros. Aunque no tenemos ningún dato que haga imposible esta hipótesis, parece estadísticamente improbable, y a mí me parecen más factibles las otras dos — mi favorita, irracionalmente, es la última.

La hipótesis final, que ha ganado adeptos últimamente, es la del impacto gigante: el hemisferio norte está relativamente liso y es homogéneo porque es un cráter, el resultado de un impacto descomunal. Antes de ese impacto, la superficie de ambos hemisferios probablemente era parecida (como la del hemisferio sur actual). Desde luego, de haberse producido, tuvo que ser un choque cataclísmico y, de ser efectivamente un cráter, es el cráter de impacto más grande de todo el Sistema Solar. Todavía hace falta saber más para decidir si esta hipótesis es la correcta, pero ¿no es sugerente imaginar ese choque?

Sea cual sea la razón de ese contraste tan grande, la consecuencia es que casi todos los accidentes geográficos más interesantes de Marte están en el hemisferio sur o cerca del ecuador, aunque no todos. Veamos algunos de ellos, empezando por la derecha del mapa de arriba y moviéndonos hacia la izquierda. Todas las coordenadas son en grados de latitud (N o S) y de longitud (todas E, como puedes ver en el mapa).

A la derecha del mapa y en el hemisferio norte puedes ver, bastante aislado, uno de los grandes volcanes marcianos: Elysium Mons (25ºN, 147ºE), que se yergue solitario sobre la Elysium Planitia, la llanura sobre la que se posó una de las dos Viking de las que hablamos la semana pasada. Se eleva hasta casi 14 km de altura sobre la planicie de lava basáltica que lo rodea, y la caldera tiene 14 km de diámetro. Un verdadero monstruo — pero no el mayor, como veremos luego. Desgraciadamente, las únicas imágenes que tenemos de este volcán están tomadas desde órbita, con lo que no se aprecia lo suficiente la altura que tiene. La siguiente foto fue tomada por la Mars Global Surveyor:

Elysium Mons. Versión a 1412×1496 px. Crédito: NASA.

Al sudoeste de Elysium Mons se encuentra el cráter confirmado más grande del planeta: Hellas Planitia (43ºS, 70ºE). Seguro que no te cuesta localizarlo en el mapa. Tiene un diámetro de unos 2 300 km, y una profundidad de unos 9 km desde el borde. El causante tuvo que ser, por lo tanto, un impacto brutal. Pensamos que se produjo durante el Período de Intenso Bombardeo Tardío, como muchos otros cráteres de Marte, aunque en este caso el choque se produjo con un objeto de enormes dimensiones. Como consecuencia, Hellas Planitia es especial: constituye, como puedes ver por los colores del mapa topográfico, la depresión más profunda de Marte.

Esto puede no parecer importante, pero es mucho más que un simple récord: al encontrarse a tal profundidad dentro de la atmósfera marciana, aquí es precisamente donde la presión atmosférica es máxima, de hasta 1 155 pascales. Cuando la temperatura es suficientemente alta, el agua líquida puede existir en el interior de este cráter — y eso es algo de extraordinaria importancia en Marte, tanto para la posible existencia de vida como para una posible colonización del planeta. Los instrumentos de la Mars Reconnaisance Orbiter, de la que hablaremos en la próxima entrega, nos hacen pensar que hay grandes masas de hielo de agua bajo la superficie en la región meridional de Hellas Planitia, otro hecho muy interesante al pensar en esta región.

Hellas Planitia. Versión a 8292×6485 px. Crédito: NASA.

Finalmente, Hellas Planitia está prácticamente en las antípodas de otro accidente geográfico importante (al que llegaremos en un momento), Alba Patera. Esto ha hecho pensar a los científicos que tal vez no se trate de una casualidad y que ambos estén relacionados de algún modo, aunque también puede ser simple casualidad.

El otro gran cráter de impacto del hemisferio sur es Argyre Planitia (50ºS, 316ºE). Como Hellas Planitia, probablemente se formó por un impacto durante elPeríodo de Intenso Bombardeo Tardío, aunque en este caso con un objeto más pequeño en comparación con aquélla. No quiero dedicar más timepo a Argyre Planitia aquí, pero no quería dejar de mencionarla porque es tan llamativa en el mapa, a la izquierda de su “hermana mayor”.

Al norte de Argyre Planitia se encuentra una de las dos estructuras geológicas más impresionantes de todo el planeta; se trata de Valles Marineris (14° S, 301ºE), así nombrado en honor a la sonda Mariner 9 que lo descubrió. Valles Marineris es una gigantesca cicatriz sobre la superficie marciana, de tal magnitud que es imposible ignorarlo cuando se mira el planeta desde órbita. Es como si alguien hubiera dado un tajo al planeta con un cuchillo mal afilado:

Versión a 1552×1552 px. Crédito: NASA.

Se trata de un enorme sistema de cañones. Para que tengas una referencia, el Gran Cañón del Colorado tiene unos 446 km de longitud, 29 km de anchura máxima y 1.8 km de profundidad máxima. Es, sin duda, impresionante. Bien, Valles Marineris tiene más de 4 000 km de longitud, hasta 200 km de anchura y 7 km de profundidad máxima; en otras palabras, el volumen de Valles Marineris es nada más y nada menos que 240 veces el del Gran Cañón. El origen de este monstruo es muy diferente del del Gran Cañón, por supuesto: no se trata del resultado de la erosión de un río, sino de una grieta tectónica producida cuando el planeta se enfrió en su juventud. La estructura más notable dentro de Valles Marineris es Noctis Labyrinthus, el Laberinto de la Noche, que puedes ver en la imagen de arriba en el extremo occidental del cañón.

Como puedes ver en el mapa inicial, Valles Marineris conecta las llanuras bajas del este con las regiones más elevadas y abruputas al oeste, donde Noctis Labyrinthus acaba en la meseta volcánica de Tharsis. Tres gigantescos volcanes se levantan allí en fila, de sudoeste a nordeste, como vigilantes de Tharsis:Arsia Mons, Pavonis Mons y Ascraeus Mons. En la Tierra, las cadenas de volcanes como ésta suelen producirse cuando la corteza se mueve sobre un “punto caliente” del manto, con lo que los tres volcanes son diferentes en superficie, pero su origen bajo ésta es, en último término, el mismo. Lo mismo ha sucedido probablemente en Marte en épocas geológicas pasadas.

En esta foto puedes ver los tres (Arsia, Pavonis, Ascraeus de sur a norte), y al este el enrevesado Laberinto de la Noche:

Versión a 1024×1024 px. Crédito: NASA.

Por la tarde, cuando el aire junto a la superficie se calienta y está húmedo, suelen formarse nubes sobre los montes de Tharsis. El aire asciende por sus pendientes, enfriándose hasta que el vapor de agua se sublima y forma pequeños cristales de hielo (que constituyen esas nubes), pero al mirarlo parece como si estos ancestrales volcanes muertos hubieran vuelto a la vida y escupieran humo:

Crédito: NASA/JPL/Caltech.

En esta última foto puedes ver, al noroeste de los tres volcanes, un cuarto (puedes también localizarlo fácilmente en el mapa topográfico de arriba, en blanco por su enorme altitud): Olympus Mons (18 ºN, 227ºE). Se trata de un monstruo que se eleva 27 km sobre la superficie media de Marte, más de tres veces la elevación del Everest sobre el nivel del mar. No hay una montaña más alta en todo el Sistema Solar.

Olympus Mons. Versión a 2020×1883 px. Crédito: NASA.

Sin embargo, la pendiente del Monte Olimpo no es muy acusada: se trata de un volcán en escudo, formado por erupciones sucesivas y relativamente pacíficas de lava basáltica muy líquida, que fueron elevando el cráter poco a poco y creando una base más y más amplia. ¿El resultado? La base de Olympus Monstiene 550 km de diámetro, y la ligera pendiente oscila entre el 2,5% y el 5%. Llegar a la cima sería, por tanto, más una hazaña de resistencia que de habilidad en la escalada. Una vez en la cima del “techo del Sistema Solar” se nos ofrecería una vista difícil de olvidar: la caldera, de unos 70 km de diámetro y 3 km de profundidad. Ciudades enteras podrían construirse dentro. Los volcanes terrestres parecen juguetes a su lado.

Las imágenes obtenidas por la sonda europea Mars Express, que llegó a Marte en 2004, parecen sugerir que ha existido actividad volcánica en Olympus Monstan sólo hace dos millones de años, una época geológicamente bastante reciente. Sin embargo, no parece que haya posibilidad de que vuelva a entrar en erupción, dado el continuo enfriamiento de Marte.

La presión en la cima de este enorme volcán es minúscula, pero no nula: a pesar de su altitud, sigue estando dentro de la atmósfera marciana. La razón es que ésta se extiende, en comparación con el radio del planeta, mucho más lejos que la de la Tierra, debido a la menor gravedad de Marte. Es como si la atmósfera de nuestro planeta estuviera más “apretujada” contra la superficie por su mayor atracción gravitatoria.

Otro volcán similar a Olympus Mons, aunque menos impresionante, se yergue al norte de Tharsis: Alba Mons (40 ºN, 250 ºE), en las antípodas de Hellas Planitia. Es un volcán en escudo, como aquél, aunque su altura sobre la superficie media de Marte es de “sólo” 6 km. Eso sí, su diámetro en la base es de 1 600 km, lo que lo convierte en el volcán más grande en extensión de todo el Sistema Solar. En su cima se encuentra Alba Patera (una patera es, en astrogeología, un cráter no demasiado profundo con un borde irregular), la caldera del volcán.

Polo norte de Marte en 3D, elaborado a partir de los datos de la MGS. Versión a 2560×1920 px. Crédito: NASA.

Finalmente, los dos pequeños círculos sobre el mapa general muestran los dos polos de Marte, en los que se observan los casquetes polares de los que hablamos en la primera entrega del artículo, y completan la extraordinaria documentación sobre la superficie marciana que nos proporcionó la Mars Global Surveyor, con la que hemos podido además estimar el volumen de hielo en los polos, programar misiones futuras… Afortunadamente para nosotros, llegarían otras sondas después de ella que nos otorgarían imágenes y datos aún más impresionantes.

Ares Vallis, fotografiado por Mars Pathfinder. Versión a 3619×1568 px. Crédito: NASA.

Un mes después del lanzamiento de la MGS se lanzaría la primera misión de superficie tras las Viking: Mars Pathfinder impactó contra la superficie al norte deValles Marineris, en Ares Vallis, una llanura rocosa. Digo “impactó contra la superficie” porque utilizó una cubierta protectora de globos, además de los sistemas habituales de frenado (cohetes y paracaídas), de modo que el contacto con la superficie no fue precisamente suave. Pathfinder nos envió fotos maravillosas, realizó diversas pruebas y, además, cumplió su objetivo principal: servir de “conejillo de indias” para misiones posteriores con vehículos robotizados.

Al contrario que las Viking, que eran inmóviles una vez en la superficie, Pathfinder tenía un módulo móvil: dentro de su carcasa, que se abría como los pétalos de una flor, había un pequeño vehículo robótico llamado Sojourner, que bajó de la sonda y se movió de unos lugares a otros, tomando muestras del terreno. La siguiente foto es una panorámica de 360º, de modo que te recomiendo encarecidamente que no te quedes con la resolución que muestro aquí por razones de espacio, sino que veas la imagen a tamaño completo, porque merece la pena:

Versión a 6222×1086 px. Crédito: NASA.

La sonda enviaba al robot las órdenes que había recibido a su vez desde la Tierra, aunque el propio robot tenía capacidad para rodear pequeños obstáculos y tomar “decisiones menores” de ese estilo. Como sé que a muchos os gustan los ordenadores, simplemente por curiosidad: Sojourner disponía de un procesador Intel a 100 KHz, con 512 KB de RAM y 176 KB de almacenamiento en memoria FLASH. Gracias a la movilidad que el pequeño Sojourner (de tan sólo 10,6 kg) proporcionó a la misión, además de las fotos y medidas atmosféricas habituales, pudieron obtenerse muestras químicas de las rocas y el terreno circundante en diversos lugares.

Las conclusiones extraídas tras examinar los datos recibidos de Mars Pathfinder confirmaron lo que ya sospechábamos: que Marte fue, hace mucho tiempo, mucho más cálido y húmedo que ahora, con una atmósfera mucho más densa y agua líquida sobre su superficie. Más importante fue la demostración de que era posible enviar una misión relativamente barata a Marte que nos proporcionase muchos datos sin un gran coste. Aunque Pathfinder estaba diseñada para funcionar durante poco tiempo (sólo unos dos meses), los más longevos y entrañables Spirit y Opportunity deben su existencia a este pequeño y humilde robot.

Aparte de la Mars Global Surveyor y la Mars Pathfinder, el final del siglo XX fue desastroso para la exploración de Marte, y no aprendimos casi nada nuevo sobre él: las misiones fallaban una tras otra, y ninguna sonda lograba alcanzar el Planeta Rojo. Fracasaron la Mars 96 rusa, la Nozomi japonesa, y las Deep Space 2,Mars Polar Lander y Mars Climate Orbiter estadounidenses. Ésta última se hizo famosa porque falló debido a que los ingenieros de Lockheed Martin (subcontratada por la NASA) utilizaron en el software libras-fuerza como unidad para la fuerza, cuando la sonda esperaba newtons. En vez de descender hasta una altitud de unos 150 km sobre la superficie marciana, lo hizo hasta 57 km. La atmósfera de Marte no es muy densa, pero a esa profundidad fue suficiente para frenar la sonda y que ésta acabara destruida.

La racha de fracasos terminó en 2001: Mars Odyssey se puso en órbita alrededor de Marte, y aún continúa allí, enviándonos datos. Esta sonda orbital utilizó la propia atmósfera de Marte para frenar, con lo que se ahorró una cantidad considerable de combustible; por supuesto, hizo falta calcular con gran precisión el ángulo de entrada y la velocidad al llegar al planeta, para que el efecto de aerofrenado fuera suficiente para poner la sonda en la órbita correcta y que ésta no cayese hacia la superficie del planeta, pero esta vez todo funcionó a la perfección. La Mars Global Surveyor ya había utilizado esta técnica con éxito, y funcionó muy bien de nuevo con la Odyssey.

Mars Odyssey sobre Marte (visión artística). Versión a 2912×2369 px. Crédito: NASA.

Mars Odyssey no nos ha enviado imágenes maravillosas porque no dispone de cámaras (y por eso no es tan popular como otras sondas), pero su presencia ha sido vital para la exploración de Marte. En primer lugar, su espectrómetro de rayos gamma detectó en 2002 la presencia de hielo de agua a muy poca profundidad bajo la superficie marciana en algunas regiones del planeta. Como probablemente sabes, Odyssey tenía razón, aunque hicieran falta algunos años para confirmar ese dato. Aunque no sea tan interesante, esta sonda también sirve de repetidor hoy en día entre los vetustos robots Spirit y Opportunity y la Tierra.

La europea Mars Express ha sido, por un lado, un fracaso, ya que su módulo de descenso, llamado Beagle 2, no respondió a la Tierra tras llegar a la superficie. Por otro lado, el módulo orbital, Mars Express Orbiter, lleva enviando datos muy interesantes desde la llegada de la sonda a Marte en 2003 (y seguirá haciéndolo, si todo va bien, al menos hasta Diciembre de 2009). Esta sonda dispone de radares y espectrómetros que llevan estos años escudriñando y analizando la superficie marciana y la región inmediatamente inferior, y nos han revelado más secretos del Planeta Rojo.

Hielo de H2O en el interior de un cráter, tomado por Mars Express. Versión a 6000×4800 px. Crédito: ESA.

El hielo de los polos marcianos está compuesto, como ya sospechábamos, de CO2 y H2O, alrededor de un 85% del primero y un 15% del segundo. En algunos lugares, los instrumentos de Mars Express han mostrado además hielo de agua en superficie, en el interior de cráteres. Este descubrimiento, aunque importante, no fue una sorpresa; otros sí lo fueron. Por ejemplo, en 2004 Mars Express confirmó la presencia de metano (CH4) en la atmósfera marciana. La relevancia de este hecho estriba en que el metano no puede existir mucho tiempo en la atmósfera de Marte: en seguida se descompone bajo la acción de la radiación y el viento solar. Por lo tanto, algo debe necesariamente estar liberando metano a la atmósfera según hablamos. Ya que entre las posibles fuentes de metano que conocemos se encuentran diversos procesos metabólicos bacterianos, este descubrimiento es un indicio de la posibilidad de vida microbiana en Marte.

El mismo año descubrimos que también hay amoníaco (NH3) en la atmósfera de Marte. Una vez más, una molécula tan compleja no puede existir largo tiempo en ella, luego deben existir fuentes de este compuesto en nuestro vecino. Una vez más, aunque algunas fuentes de amoníaco no tienen que ver con la vida, existe la posibilidad de que haya bacterias que estén liberando el NH3 a la atmósfera, lo que nos empuja a no cejar en el empeño de detectar vida bacteriana allí.

Lugar de descenso de Opportunity. Lo que brilla es el escudo térmico. Versión a 6461×1905 px. Crédito: NASA.

El mismo año del lanzamiento de Mars Express se enviaron a Marte los dos vehículos robóticos Spirit y Opportunity. A pesar de que se trataba de misiones con una duración planeada de tres meses, ahí siguen los dos –viejos, algo magullados, pero funcionando– enviando datos y viajando, despacio pero sin pausa, por la superficie de Marte. De ellos, y de las misiones más recientes a Marte, hablaremos en la tercera entrega del artículo dentro de unos días.