El misteri de l'aigua a Mart

Mart té aigua en abundància. Ho vàrem saber pràcticament des de l’inici de l’exploració del planeta, en ple segle XX, i ho hem certificat amb les nombroses missions que actualment tenim estudiant aquest món des de la superfície i en òrbita.

L’aigua a Mart està, però, gelada. Les temperatures mitjanes al planeta vermell ronden els 60 graus sota zero, tot i que aquests valors oscil·len considerablement en funció de la latitud i de l’estació de l’any (Mart té estacions molt similars a les de la Terra, ja que el seu eix de rotació es troba inclinat amb un valor molt proper al nostre, però la durada de les seves estacions és pràcticament el doble que aquí).

L’aigua està glaçada en molts llocs sota terra. Amagada sota capes de terra marciana, de vegades molt a prop de la superfície. També hi ha grans quantitats de gel d’aigua als pols del planeta (juntament amb gel de CO2).

És cosa bona que Mart tingui aigua, ni que sigui gelada, pensant amb futures missions tripulades i en bases que amb tota seguretat la humanitat acabarà construint allà. L’aigua és dels components més cars de transportar. A diferència dels aliments, l’aigua no pot ser comprimida més enllà d’un punt. Les necessitats d’aigua que una colònia tindria faria molt problemàtic trobar formes de fer arribar el líquid element sota paràmetres d’eficiència. El fet que Mart tingui molta gel d’aigua simplifica el procés, i és una de les raons per les què el planeta roig és un destí plausible.

L’aigua de Mart presenta, però, un misteri que necessitem resoldre. Des de fa anys, i molt especialment gràcies als darrers descobriments realitzats pels robots, tenim evidències rotundes que el planeta tenia aigua líquida en superfície. I abundant. En forma de rius i llacs.

Les evidències són, com deia, nombroses: sediments estratificats en roques antigues, molt similars als que en la Terra han produït les corrents d’aigua; signes clars d’erosió per aigua, en cràters, en pedres; marques, també d’erosió, en el paisatge marcià, en forma de canons, d’antics torrents i rius.

L’aigua líquida a Mart dataria aproximadament de fa més de 3.500 milions d’anys. La imatge que ara tenim del planeta desert seria, llavors, molt diferent. I un món amb abundant aigua en forma de rius i grans llacs podria, perquè no, haver albergat vida. Vida elemental, potser, que avui podríem trobar com a restes fòssils. Aquesta és una de les apostes de les futures missions que tant la NASA com l’ESA enviaran a Mart durant la propera dècada.

El misteri del que parlava és el següent: com s’explica que, fa 3.500 milions d’anys, Mart pogués tenir aigua líquida en superfície en contra del que passa actualment? I què li ha passat al planeta per a que es produeixi un canvi tan radical?

Una de les pistes essencials per a entendre com aquest escenari és possible la trobem al nostre propi planeta. Sabem perfectament l’efecte que alguns gasos poden tenir a l’atmosfera, pel que fa a l’augment de les temperatures. En diem gasos d’efecte hivernacle. Aquí, a la Terra, els més importants són el CO2 i el vapor d’aigua.

Com funciona aquest efecte hivernacle? El planeta rep radiació del Sol, cosa que fa que s’escalfi (no només s’escalfa gràcies al Sol; de fet, la Terra té fonts d’energia pròpies, com ara l’escalfor del seu interior i altres). Part de l’escalfor es perd, però, a l’espai, al tornar a ser irradiat pel planeta. Una atmosfera rica en gasos hivernacle actua com un immens escut, que dificulta aquesta pèrdua de calor i fa pujar gradualment la temperatura del planeta (si la concentració d’alguns d’aquests gasos augmenta exageradament, l’efecte pot arribar a ser el contrari, i llavors l’escut funcionaria evitant que els rajos del Sol arribessin a la superfície i rebotessin cap a l’espai quan interaccionessin amb l’atmosfera).

Atenció: els càlculs que tenim indiquen que sense l’efecte hivernacle natural, les temperatures mitjanes a la Terra estarien clarament per sota dels 0 graus! És gràcies al CO2 i vapor d’aigua generats, repeteixo, de forma natural, que el nostre planeta és el món agradable que coneixem (l’acció humana està desequilibrant l’efecte, i estem enriquint en excés la concentració de gasos i, conseqüentment, contribuint a la pujada de temperatures).

Apliquem aquest escenari al Mart de fa 3.500 milions d’anys. Per disposar de temperatures per sobre dels 0 graus, estant molt més lluny del Sol del que estem nosaltres, necessitaríem, en primer lloc, una atmosfera densa, rica, potser similar a la nostra (o fins i tot més densa). Després, requeriríem gasos d’efecte hivernacle en abundància.

Actualment, Mart té, però, una atmosfera molt feble (la pressió atmosfèrica allà és unes 150 vegades menor que la nostra). Tot i ser tan feble, és suficient com per a alimentar tempestes de sorra, com l'enorme tempesta activa en el moment d’escriure aquest article i que posa en risc la supervivència del robot Opportunity, amb el qual hem perdut, des de fa setmanes, el contacte.

La primera pregunta, per tant, seria: va tenir Mart aquesta atmosfera tan rica que sembla necessària per a permetre temperatures suficients com per gaudir d’aigua líquida?

Tenim algunes pistes que indiquen que possiblement aquest seria el cas. Per exemple, un meteorit antic, descobert per un dels robots sobre la superfície marciana, presenta clars senyals de fricció amb el podria haver estat una atmosfera primitiva. Però, sobre tot, hem detectat el mecanisme que hagués fet que el planeta perdés aquesta atmosfera, mecanisme que es troba actiu en l’actualitat. En altres paraules, estem sent testimonis, en directe, de l’afebliment de la poca atmosfera que li queda a Mart. Sembla lògic, per tant, que rebobinant en el temps aquesta atmosfera hagués estat molt més rica en l’antiguitat.

És ben sabut que el Sol, la nostra estrella, ens dóna la vida. Però també té efectes perjudicials, dels que el nostre planeta es protegeix, afortunadament per a nosaltres. Els principals efectes nocius que ens interessa ara comentar són els que fan que un planeta pugui anar perdent lenta, però inexorablement, la seva atmosfera.

El vent solar està format per multitud de partícules que l’estrella expulsa constantment. Aquestes partícules viatgen a grans velocitats, i quan xoquen amb els gasos de la part més alta de l'atmosfera poden transferir-los tanta energia que aquests s'escapen de la gravetat cap a l'espai. Aquí, a la Terra,les partícules del vent solar són majoritàriament aturades pel nostre camp magnètic, que és un gran escut protector.

A part del vent solar, la pròpia radiació en forma de llum del Sol fa que, a les capes més altes de l’atmosfera, alguns gasos es dissociïn, es trenquin en components més bàsics i lleugers. Per exemple, la llum d’alta energia del Sol, en forma de rajos ultraviolats, és capaç de trencar les molècules d’aigua, generant hidrogen i oxigen. L’hidrogen és, per excel·lència, el gas més lleuger de tots, i amb relativament poca energia de moviment els àtoms d’hidrogen a les capes altes de l’atmosfera poden anar escapant de la gravetat del planeta i perdent-se a l’espai. Novament per fortuna per nosaltres, la gravetat de la Terra és considerable, i no facilita aquesta pèrdua.

A Mart li manquen aquests elements de protecció. A penes té camp magnètic (és a dir, no cal que porteu brúixola quan aneu d’excursió al planeta roig, perquè no us funcionarà!). I la seva gravetat és un terç de la nostra. Sense aquests elements naturals, l’atmosfera de Mart s’està afeblint de forma continua. La sonda MAVEN, que tenim orbitant el planeta, ha mesurat aquesta pèrdua, i és considerable (actualment, s'està perdent a ritme de 3 Kg per segon, tot i que aquest ritme és probable que fos molt més gran en el passat).

Amb més de 3.500 milions d’anys de procés de pèrdua, l’atmosfera rica i densa del passat s’hauria convertit fàcilment amb el que avui observem.

Parlava, abans, dels gasos d’efecte hivernacle. Pensem que, a Mart, el principal hauria estat el CO2 (el qual és, encara avui, el principal component de la seva feble atmosfera). Podria haver estat complementat per vapor d’aigua, metà, o fins i tot hidrogen.

A partir de les dades que tenim, els càlculs més conservadors indiquen que fa 3.500 milions d'anys Mart hauria tingut una atmosfera amb suficient CO2 com per a generar, aquest gas sol, una pressió en superfície equivalent a la meitat de la que tota l'atmosfera genera aquí a la Terra.

La pèrdua de l'atmosfera hauria començat quan a Mart va desaparèixer el camp magnètic. De l'estudi de les roques marcianes, hem deduït que això va passar fa un xic més de 4.000 milions d'anys. A pesar d'això, els llacs i rius, és a dir, les temperatures per sobre dels 0 graus, varen poder aguantar força temps encara, de forma que, com deia abans, l'escenari que hem explicat seria compatible amb els sediments i marques que observem avui, i que ens porten cap un planeta humit fa 3.500 milions d'anys.

Creiem que l'apagament del camp magnètic podria tenir la seva explicació en les dimensions de Mart, quan se'l compara amb la Terra. Al nostre planeta, l'interior és metàl·lic però viscós, gràcies a la gran escalfor que genera la desintegració dels elements químics radioactius que encara sobreviuen des de la formació del Sistema Solar. Però a Mart, amb menys massa que la Terra, el procés de desintegració natural s'hauria acabat fa molt de temps, i l'interior del planeta roig hauria deixat de ser fluid, aturant per sempre l'efecte dinamo que genera el camp magnètic.

Per suposat, tota aquesta pel·lícula encara presenta dubtes i qüestions no resoltes. Però és un dibuix força plausible amb el que, de moment, ens sentim prou segurs.

Un desert gelat que segurament va ser un indret humit i temperat. Un lloc fascinant per a l'exploració.

Un planeta que encara ens ha d'explicar moltes coses, i que potser ens proporcionarà els titulars més impactants de tota la nostra història.