El agua es esencial para la vida en la Tierra y otros planetas, y los científicos han encontrado amplia evidencia de agua en la historia temprana de Marte. Pero Marte no tiene agua líquida en su superficie hoy. Una nueva investigación de la Universidad de Washington en St. Louis sugiere unrazón: Marte puede ser demasiado pequeño para retener grandes cantidades de agua.
Los estudios y análisis de sensores remotos de meteoritos marcianos que datan de la década de 1980 postulan que Marte alguna vez fue rico en agua, en comparación con la Tierra. La nave espacial Viking orbiter de la NASA y, más recientemente, los rovers Curiosity y Perseverance en tierra regresaronimágenes dramáticas de paisajes marcianos marcados por valles fluviales y canales de inundación.
A pesar de esta evidencia, no queda agua líquida en la superficie. Los investigadores propusieron muchas explicaciones posibles, incluido un debilitamiento del campo magnético de Marte que podría haber resultado en la pérdida de una atmósfera espesa.
Pero un estudio publicado la semana del 20 de septiembre en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias sugiere una razón más fundamental por la que el Marte de hoy se ve tan drásticamente diferente del "mármol azul" de la Tierra.
"El destino de Marte se decidió desde el principio", dijo Kun Wang, profesor asistente de ciencias terrestres y planetarias en Artes y Ciencias en la Universidad de Washington, autor principal del estudio. "Es probable que exista un umbral en los requisitos de tamaño de las rocas rocosasplanetas para retener suficiente agua para permitir la habitabilidad y la tectónica de placas, con una masa superior a la de Marte ".
Para el nuevo estudio, Wang y sus colaboradores utilizaron isótopos estables del elemento potasio K para estimar la presencia, distribución y abundancia de elementos volátiles en diferentes cuerpos planetarios.
El potasio es un elemento moderadamente volátil, pero los científicos decidieron usarlo como una especie de trazador de elementos y compuestos más volátiles, como el agua. Este es un método relativamente nuevo que difiere de los intentos anteriores de usar potasio a torioTh proporciones recopiladas por teledetección y análisis químico para determinar la cantidad de volátiles que alguna vez tuvo Marte. En investigaciones anteriores, los miembros del grupo de investigación utilizaron un método de rastreo de potasio para estudiar la formación de la luna.
Wang y su equipo midieron las composiciones de isótopos de potasio de 20 meteoritos marcianos previamente confirmados, seleccionados para ser representativos de la composición de silicatos a granel del planeta rojo.
Usando este enfoque, los investigadores determinaron que Marte perdió más potasio y otros volátiles que la Tierra durante su formación, pero retuvo más de estos volátiles que la luna y el asteroide 4-Vesta, dos cuerpos mucho más pequeños y secos que la Tierra y Marte.
Los investigadores encontraron una correlación bien definida entre el tamaño corporal y la composición isotópica de potasio.
"La razón de una abundancia mucho menor de elementos volátiles y sus compuestos en planetas diferenciados que en meteoritos primitivos indiferenciados ha sido una pregunta de larga data", dijo Katharina Lodders, profesora investigadora de ciencias terrestres y planetarias en la Universidad de Washington, coautora del estudio."El hallazgo de la correlación de las composiciones isotópicas de K con la gravedad del planeta es un descubrimiento novedoso con importantes implicaciones cuantitativas sobre cuándo y cómo los planetas diferenciados recibieron y perdieron sus volátiles".
"Los meteoritos marcianos son las únicas muestras disponibles para estudiar la composición química de la masa de Marte", dijo Wang. "Esos meteoritos marcianos tienen edades que varían de varios cientos de millones a 4 mil millones de años y registraron la historia de la evolución volátil de Marte.midiendo los isótopos de elementos moderadamente volátiles, como el potasio, podemos inferir el grado de agotamiento volátil de los planetas a granel y hacer comparaciones entre diferentes cuerpos del sistema solar.
"Es indiscutible que solía haber agua líquida en la superficie de Marte, pero es difícil cuantificar la cantidad de agua en el total de Marte una vez que es difícil de cuantificar a través de estudios de sensores remotos y rover", dijo Wang. "Hay muchos modelos ahí fuerapara el mayor contenido de agua de Marte. En algunos de ellos, el Marte temprano era incluso más húmedo que la Tierra. No creemos que ese fuera el caso ".
Zhen Tian, estudiante de posgrado en el laboratorio de Wang y becario de la McDonnell International Academy, es el primer autor del artículo. El investigador asociado postdoctoral Piers Koefoed es coautor, al igual que Hannah Bloom, quien se graduó de la Universidad de Washington en 2020. Wangy Lodders son miembros de la facultad del Centro McDonnell de Ciencias Espaciales de la universidad.
Los hallazgos tienen implicaciones para la búsqueda de vida en otros planetas además de Marte, anotaron los investigadores.
Estar demasiado cerca del sol o, en el caso de los exoplanetas, estar demasiado cerca de su estrella puede afectar la cantidad de volátiles que un cuerpo planetario puede retener. Esta medición de la distancia de la estrella a menudo se factoriza en índices de "zonas habitables"alrededor de las estrellas.
"Este estudio enfatiza que existe un rango de tamaño muy limitado para que los planetas tengan suficiente pero no demasiada agua para desarrollar un ambiente de superficie habitable", dijo Klaus Mezger del Centro para el Espacio y la Habitabilidad de la Universidad de Berna, Suiza., coautor del estudio. "Estos resultados guiarán a los astrónomos en su búsqueda de exoplanetas habitables en otros sistemas solares".
Wang ahora piensa que, para los planetas que están dentro de zonas habitables, el tamaño planetario probablemente debería ser más enfatizado y considerado de forma rutinaria al pensar si un exoplaneta podría albergar vida.
"El tamaño de un exoplaneta es uno de los parámetros más fáciles de determinar", dijo Wang. Según el tamaño y la masa, ahora sabemos si un exoplaneta es un candidato para la vida, porque un factor determinante de primer orden parala retención de volátiles es el tamaño ".
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