El próximo lunes 14 de marzo la Agencia Espacial Europea y la agencia rusa Roscosmos lanzarán ExoMars, una misión destinada al estudio de la atmósfera y el subsuelo del planeta rojo y, en concreto, a la búsqueda de gases con posible importancia biológica. El Instituto de Astrofísica de Andalucía ha diseñado parte del instrumento NOMAD, una pieza clave del obitador para analizar el metano, un gas que en la Tierra producen sobre todo los seres vivos.
Determinar si ha existido vida en Marte alguna vez es una de las principales incógnitas científicas. Para abordar este enigma, la Agencia Espacial Europea (ESA) ha desarrollado el programa ExoMars, cuya misión es investigar el entorno del planeta rojo y probar nuevas tecnologías que allanen el camino de cara a una futura misión de recogida de muestras en la década de 2020.
El programa ExoMars incluye dos misiones: la primera consiste en un satélite para el estudio de ciertos gases y un módulo demostrador de entrada, descenso y aterrizaje llamado Schiaparelli, cuyo lanzamiento conjunto está previsto para el lunes 14 de marzo a las 10:31h. La segunda integra un vehículo de exploración que será lanzado en 2018. Ambas misiones se llevarán a cabo con la colaboración de la agencia rusa Roscosmos.
Los objetivos principales de esta primera misión son buscar indicios de metano y otros gases traza en la atmósfera que pudieran dar a entender la existencia de procesos biológicos o geológicos activos, además de poner a prueba las tecnologías con las que contribuirá la ESA en futuras misiones a Marte.
Desde España, el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) ha diseñado parte del instrumento NOMAD, una pieza clave del orbital de ExoMars específicamente diseñada para estudiar el metano, un gas que en la Tierra producen sobre todo los seres vivos y cuyo hallazgo en Marte supuso una sorpresa en 2004.
La misión Mars Express (ESA) y el robot Curiosity (NASA) hallaron, en 2004 y 2014 respectivamente, unas cantidades de metano inesperadas y con una sorprendente variabilidad. El metano tarda siglos en degradarse, de modo que su abundancia debería ser constante en el tiempo. “Así, nos hallamos ante un doble enigma: debemos determinar cómo se produce el metano y, también, cómo desaparece”, apunta José Juan López Moreno, investigador del IAA que lidera la participación española en NOMAD.
“No se preveía la existencia de metano en Marte y los mejores modelos físicos con los que trabajamos no lo explican”, apunta Miguel Ángel López Valverde, del IAA, que también participa en la misión. “Esta divergencia entre los modelos y los datos requiere, por un lado, nuevas observaciones y, por otro, un nuevo marco teórico”.
Una de las explicaciones a la existencia de metano en Marte residiría en la existencia de organismos que, al igual que algunos seres vivos en la Tierra, expulsen metano. Sin embargo, la mayoría de los investigadores apuntan a que el origen del metano se halla más bien en procesos abióticos en el subsuelo marciano.
Entre estos podrían hallarse reacciones químicas por las que el olivino, un mineral habitual en el planeta rojo, se transforma en serpentina, un proceso en el que se libera metano pero que requiere de la presencia de agua líquida. O, también, el metano podría formarse al desestabilizarse los clatratos (hielos con que contienen gas en su interior) bien por cambios térmicos debido al flujo residual del interior del planeta o por un fenómeno cataclísmico, como un impacto de meteorito.
“Se trata de una investigación muy interesante porque puede aplicarse a nuestro planeta –señala López Valverde–. Algunos investigadores están advirtiendo de la posible liberación de metano en la tundra debido al cambio climático: si los clatratos de allí superan cierto umbral y comienzan a liberar metano, puede suponer un serio problema ya que pasarían a la atmósfera e incrementarían el efecto invernadero”.
Primer mapa global del metano en Marte
"NOMAD no solo generará el primer mapa global y preciso de metano en la atmósfera de Marte, sino que también lo rastreará, observándolo contra la superficie del planeta rojo para hallar la fuente de producción o desaparición del gas", señala López Moreno (IAA-CSIC). NOMAD será capaz de distinguir también la composición isotópica del metano para comprobar si tiene un origen geológico o biológico.
“Tener un mapa del metano fiable y preciso es muy importante porque nos permitirá correlacionar la abundancia y evolución temporal con sucesos que ocurran en ese momento y lugar, como por ejemplo cierta actividad de nubes de hielo que aparezca o una tormenta de polvo o la sublimación de las capas polares”, añade López Valverde.
NOMAD es un espectrógrafo de alta resolución con una altísima capacidad para medir compuestos minoritarios –hasta cien veces mayor que los dispositivos empleados hasta ahora– que empleará la técnica de la ocultación solar: observando cómo el sol se oculta tras el limbo del planeta (es decir, observando continuamente puestas de sol y amaneceres desde su órbita), podrá deducir los componentes que forman la atmósfera.
El instrumento NOMAD se ha llevado a cabo por un equipo internacional de científicos e ingenieros y cuenta con una importante contribución del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), que se ha encargado de la realización y diseño de la electrónica del instrumento, el ordenador central, la fuente de alimentación y el software.
El IAA lidera asimismo un proyecto internacional llamado Upwards, financiado por el programa Horizonte 2020 de la Unión Europea, que coordina siete laboratorios de cinco países europeos. Este consorcio, además de revisar algunos de los problemas más candentes en Marte, está preparando herramientas de análisis para la explotación óptima de la gran cantidad de datos que se empezarán a recibir pronto desde Exomars.
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