A la recerca de l'aigua de Mart
2002/07/01 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Cap a 1870, l'astrònom Giovanni Schiapparelli va afirmar haver vist els canals de Mart amb telescopi. Això va provocar la imaginació de diversos afeccionats a l'astronomia que van considerar aquests canals com a canals artificials creats per l'ésser. En les novel·les de ciència-ficció comencen a aparèixer els marcians i en 1898 H.G. Wells va comptar en la Guerra dels Mons que els marcians tecnològicament avançats conquistaven la Terra.
La idea que hi ha vida en Mart era atractiva, perquè durant un temps molta gent la va creure. En la dècada de 1960, no obstant això, la nau espacial Mariner 4 va obtenir les primeres imatges de Mart i va demostrar que el planeta era morat. Gràcies a les següents missions Mariner, es va analitzar l'atmosfera i la geologia de Mart i, en les missions Vicking I i II dutes a terme en la dècada de 1970, es van recopilar dades en òrbita i en sòl.
Després d'investigar les petjades, els investigadors van concloure que Mart no estava viu, i amb això va acabar la primera inundació d'exploracions.
Encara que no es van trobar rastres de la vida, hi havia raons científiques per a continuar explorant el planeta, i en 1992 la NASA va manar la nau espacial Mars Observer per a realitzar estudis geològics, geofísics i climàtics en Mart. Després d'això, els resultats dels estudis realitzats en la Terra van reforçar la idea que en Mart hi havia vida. Per exemple, en 1996 investigadors de la NASA i els Estats Units van veure estructures similars als bacteris fossilitzats en un meteorit marcià (encara que després no es va confirmar que eren restes d'éssers vius). D'altra banda, en la Terra, en llocs poc habitables, es van trobar éssers vius, per la qual cosa es va demostrar que en condicions extremes de temperatura i pressió es pot crear vida.
Foz de Mart
Tot això va motivar a la NASA a considerar de nou a Mart com a destinació. La missió Mars Global Surveyor, iniciada en 1992, va obtenir les imatges més precises fins avui. Es van comparar les estructures geològiques que apareixien en elles amb estructures similars a les de la Terra, observant-se una gran similitud amb les generades per l'aigua. Semblava que es van deure a corrents i inundacions, fins i tot a llacs i oceans. No obstant això, no existeixen restes d'aigua líquida en la superfície de Mart, ja que la baixa pressió atmosfèrica i les baixes temperatures en Mart impedeixen que l'aigua estigui en estat líquid. En canvi, hi ha vapor d'aigua en l'atmosfera de Mart i gel en els pols.
No obstant això, per a molts investigadors, aquestes estructures geològiques indiquen que en Mart va haver-hi abundant aigua. En conseqüència, en un temps la temperatura anava a ser més calenta i l'atmosfera més densa. Però no poden explicar per què va canviar el clima i on va entrar tota aquesta aigua. Es va evaporar tot o es va desplaçar sota el sòl? És possible que la pressió i la temperatura sota el sòl siguin suficients perquè pugui existir aigua líquida i es troba atrapada entre les roques que l'envolten.
Segons altres investigadors, l'origen de les estructures geològiques superficials de Mart no va ser l'aigua, sinó el diòxid de carboni. Segons ells, en sortir sota el sòl, el diòxid de carboni es va convertir en gas pel canvi de pressió. Els núvols de gas així formades, mogudes a gran velocitat, van erosionar el sòl i van formar canons. Aquesta teoria és més creïble perquè en cas contrari es necessitaria massa aigua i amb un litre de diòxid de carboni s'obté molt més gas que amb l'aigua.
Un indici més directe de l'aigua
És clar que per a saber si alguna vegada hi ha hagut aigua en Mart o encara existeix, és més apropiat realitzar mesuraments directes que interpretar estructures geològiques. Per això, una de les tasques de la missió Mars Odyssey posada en marxa l'any passat per la NASA és la cerca d'aigua ( Follow the water ). L'espectròmetre de raigs gamma que porta la nau espacial és capaç de mesurar l'abundància i distribució de 20 elements químics: hidrogen, silici, oxigen, ferro, magnesi, potassi, alumini, sofre, carboni i calci, entre altres. Si saben on i quant hi ha, esperen comprendre el passat i el present de Mart.
I res més començar a analitzar els primers mesuraments, s'ha donat la sorpresa que en les dues zones pròximes als pols, sota la capa superficial, s'ha detectat una presència important d'hidrogen. A més, aquestes zones coincideixen amb zones en les quals es creu que el gel és estable. Segons els investigadors del Laboratori dels Alamos dels EUA, aquest hidrogen pot ser aquós. Segons això, sota el sòl de Mart hi hauria molta quantitat d'aigua i així ho han donat a conèixer molts mitjans de comunicació.
No obstant això, cal diferenciar les dades de la interpretació de les dades, ja que quan encara no s'ha trobat evidència d'aigua, alguns estan dient que els humans que s'enviaran a Mart no tindran problemes amb el subministrament d'aigua. Això sí, la interpretació que s'ha fet a partir dels mesuraments d'hidrogen de l'espectròmetre sembla raonable, encara que caldrà confirmar mesurant directament l'aigua.
Espectròmetre a la recerca d'hidrogen
L'espectròmetre de raigs gamma consta de tres mesuradors: sensor de raigs gamma, espectròmetre de neutrons i detector de neutrons d'alta energia. La suma dels mesuraments d'aquests tres instruments permet conèixer la presència i distribució d'hidrogen en el sòl marcià. Però, què mesura exactament l'espectròmetre?
El procés comença quan els raigs còsmics travessen l'atmosfera de Mart i xoquen contra la pell. Els raigs còsmics són partícules de molt alt nivell energètic que es desplacen en l'espai a una velocitat gairebé lluminosa, sobretot protons. En colpejar contra qualsevol àtom situat en la superfície de Mart, el xoc genera altres partícules a través del procés denominat espaciación. Aquestes partícules són principalment neutrons i altres protons, i encara que són molt ràpides, no tenen la mateixa velocitat que els raigs còsmics inicials. Aquests segons protons, per part seva, ataquen a altres àtoms i provoquen més partícules. Aquesta reacció en cadena travessa els primers metres del sòl de Mart.
Quant a l'espectròmetre, els més interessants són els neutrons. En cada xoc perden energia, s'alenteixen i finalment es mouen a una velocitat similar a la dels àtoms de la superfície. És a dir, els neutrons ràpids es converteixen en neutrons tèrmics. Si es taquen, qualsevol àtom pot assimilar-los, fins i tot hidrogen.
Quan un àtom adquireix un neutró tèrmic, s'emet un raig gamma específic de l'àtom. Per tant, l'espectròmetre de raigs gamma permet identificar a l'àtom. Aquest ha estat un dels mètodes utilitzats per a detectar l'hidrogen en Mart.
L'altre mètode és mitjançant espectròmetre de neutrons i detector de neutrons d'alta energia. Aquests aparells detecten neutrons i els classifiquen en tres nivells d'energia: ràpids (produïts després de l'espal·lació de raigs còsmics, d'alt nivell energètic), epitermales (intermedis) i termals (més lents). Aquesta pèrdua d'energia es produeix en la col·lisió contra altres àtoms i, precisament, l'hidrogen és especialment eficaç per a frenar els neutrons, ja que la seva massa és gairebé equivalent a la del neutre. Per tant, quan hi ha molt d'hidrogen, els neutrons perden ràpidament velocitat, i els neutrons epitermales i ràpids queden pocs. Així s'ha pogut comprovar en els mesuraments de l'espectròmetre de neutrons i del detector de neutrons d'alta energia.
L'hidrogen és de l'aigua?
En la zona analitzada, a mesura que s'acosta al pol sud el senyal de raigs gamma de l'hidrogen augmenta, mentre que els neutrons epitermales disminueixen. Tot això indica que com més s'aproximi al pol més hidrogen hi ha. Però saber com es distribueix l'hidrogen en la superfície no és tan senzill. Per a això han elaborat diferents models representant la superfície de Mart en una o dues capes. Per a elements diferents de l'hidrogen, s'han utilitzat les mesures de l'espectròmetre de Mars Pathfinder, que va emergir en 1996, prenent com a unitat un sòl d'un 1% d'aigua en pes. Així han vist a quin model s'ajusten millor els mesuraments.
Els investigadors conclouen que en el sòl de Mart hi ha dues capes, la superior seca i la inferior humida (el pes de les roques seria del 35-50% d'aigua). Aquesta humitat es nota entre les latituds 45° i 60°, augmentant en acostar-se als pols. A pesar que les dades s'ajusten a aquest model, els investigadors de la NASA han reconegut que no és l'única solució, i que probablement és molt més complicada perquè han deixat de costat moltes dificultats, per exemple, la composició del sòl serà variable, a diferència del model.
Si bé l'element identificat és segur que és hidrogen, és més discutible la forma química en la qual es troba. Es creu que l'hidrogen de la capa superior pot ser aigua o hidròxid associada física o químicament, mentre que en la capa inferior no existeix una altra alternativa que l'aigua congelada. Per a començar, els minerals que formen les roques no poden contenir tanta aigua. D'altra banda, la diferència entre capes és elevada quant a humitat, i la forma més senzilla d'explicar-ho és l'evaporació del gel existent en la part superior.
A més, els llocs on els estudis teòrics preveien la presència de gel són els que més hidrogen contenen.
Tenint en compte tot això, i veient que coincideix amb les dades preses per l'espectròmetre, és bastant segur que hi ha molta aigua en la capa inferior a 10 cm de la superfície de Mart. L'espectròmetre té una resolució aproximada d'1 metre, però segons la NASA és molt possible que el sòl de Mart sigui un gran dipòsit d'aigua.
Mirant cap endavant
La missió Mars Odyssey, que encara té moltes funcions, recollirà, sens dubte, importants dades que després ajudaran a comprendre Mart. A més, el descobriment de l'aigua donarà un gran impuls a les pròximes missions de la NASA, per a les quals l'organització rebrà més fàcilment la subvenció necessària. L'any vinent vol instal·lar en Mart dos vehicles per a l'anàlisi de minerals i aigua.
No obstant això, Mart no sols s'ha interessat per la NASA, ja que en els anys 2003-2004 tindrà al seu voltant sis naus espacials internacionals. Entre ells, l'Agència Espacial Europea (AQUESTA) posarà en marxa el projecte Mars Express, en el qual un altre vehicle, el Beagle 2, podrà prendre mostres de sòl. Sembla que no haurem d'esperar massa per a saber si hi ha aigua o no.
L'aigua de Mart? Aquests experiments no poden diferenciar els hidrats d'aigua dels hidròxids amb OH. Les observacions d'infraroig han demostrat que en la pell predominen els hidrats, però lògicament es mesura des de la superfície a poca profunditat, per la qual cosa no poden dir res sobre un hidrogen a un metre de profunditat. No obstant això, al meu entendre, si en la superfície predominen els hidrats, és molt possible que en el subsòl hi hagi altres situacions. Un problema per al futur és que si les missions volen utilitzar aquest aigua gelada, pot ser que el que veiem no sigui només aigua bruta, filtrable i rentable, sinó que estigui relacionada químicament i, per tant, liberable únicament de reaccions químiques. Això pot portar problemes de logística! Les mesures són diferents maneres de donar evidència directa i, en aquest cas, encara que només es mesura l'hidrogen, analitzant la història de Mart i el context geològic i químic, es pot considerar que H està en H 2 O. Clar, aquesta evidència no és tan bona com l'observació directa, però en la meva imatge és evidència. En la superfície de Mart va haver-hi molt d'aigua en el passat, tal com mostra la seva estructura geològica, i no sabem exactament a on ha anat, però tenim dues idees: d'una banda, es va perdre molt de vapor d'aigua en el passat, quan Mart va perdre gran part de l'atmosfera, i per un altre, a causa de l'abundància de minerals porosos en la superfície, es va filtrar molt d'aigua al subsòl. Aquestes idees coincideixen amb les observacions realitzades i confirmen intuïtivament el que esperàvem. D'altra banda, els cicles de CO 2 i els d'H 2 O són importants en l'atmosfera de Mart, per la qual cosa tenint en compte la composició química predominant del planeta, si els hidròxids anessin subterranis predominaria el diòxid de carboni, gas molt volàtil que no es troba en grans quantitats. Astrònom Mikel Susperregi |
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
