El misterioso metano de Marte

La existencia de metano en la atmósfera marciana ha venido siendo un controvertido problema desde que se anunció su detección por primera vez hace más de una década. En la Tierra, la práctica totalidad del metano atmosférico procede de la actividad biológica, y solo un pequeño porcentaje tiene su origen en procesos volcánicos o en la liberación del que está contenido en clatratos, por lo que su presunta presencia en Marte dio pábulo a la posibilidad de que también en el Planeta Rojo algún tipo de vida pudiera haberlo generado en el pasado, habiendo quedado atrapado en el permafrost para liberarse luego circunstancialmente, o incluso seguir generándolo en la actualidad.

La primera medida positiva se realizó en 1999 mediante el Telescopio Canadá-Francia-Hawái, en Mauna Kea, que midió un valor de 10 ppbv (partes por mil millones en volumen) en término medio en la atmósfera de Marte. Posteriormente, el Telescopio Infrarrojo de la NASA (Infrared Telescope Facility, IRTF), midió concentraciones máximas de hasta 45 ppbv durante el verano en determinadas zonas del planeta, y se empezaron a utilizar los orbitadores operativos para intentar precisar los datos con medidas más cercanas. En aquel momento se contaba con Mars Express, que a través de su Espectrómetro Planetario Fourier (Planetary Fourier Spectrometer, PFS), obtuvo un valor medio global de 15 ppbv en la concentración de metano, con picos veraniegos de 45 ppbv en el Polo Norte provocados por emanaciones bien delimitadas en determinadas áreas del planeta. Por su parte, Mars Global Surveyor con su Espectrómetro de Emisión Térmica (Thermal Emission Spectrometer, TES), reportó valores de 5 a 60 ppbv también en diferentes zonas bien localizadas. Las mediciones realizadas con todos estos instrumentos, además de disconformes, resultaban en ciertos aspectos contradictorias, aunque mostraban algunos detalles comunes: el metano parecía emanar de fuentes localizadas espacialmente y, una vez en la atmósfera, desaparecía de forma misteriosa. Este hecho resultaba sumamente extraño puesto que, según los modelos de circulación general y fotoquímicos usados como referencia, de haber una cantidad cualquiera de metano en la atmósfera su permanencia se prolongaría durante unos 300 años en término medio, durante los que además debería acabar uniformemente distribuido por toda la atmósfera; ningún proceso conocido es capaz de eliminarlo con la rapidez con la que esto parecía ocurrir en Marte.

Siendo el comportamiento del metano inexplicable de acuerdo con los modelos atmosféricos de Circulación General y Fotoquímicos, que en definitiva compendian el conocimiento acumulado sobre la dinámica atmosférica, y dado que los valores obtenidos eran del orden de partes por mil millones y se habían obtenido en el límite de la capacidad de medida de los instrumentos utilizados, algunos científicos empezaron a poner en cuestión las detecciones al considerar que los márgenes de error derivados de estas circunstancias eran excesivos para otorgar validez a las medidas obtenidas. Entre otros estaba por ejemplo Franck Lefèvre, del Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS), a quién tuvimos la ocasión de entrevistar para este blog hace unos meses en relación con esta cuestión precisamente, cuando las prospecciones de Curiosity en busca del metano aún no habían proporcionado datos conclusivos.

(ver: http://cienciamiento.blogspot.com.es/2014/06/metano-en-marte.html).

Pero finalmente, el pasado día 16 de diciembre durante el Congreso de Otoño de la American Geophysical Union (AGU Fall Meeting) celebrado en San Francisco, el investigador principal de la misión MSL John Grotzinger notificó en rueda de prensa la detección inequívoca de metano en la atmósfera marciana por el vehículo robótico Curiosity, sin duda uno de los más llamativos anuncios científicos de 2014, porque zanja definitivamente la vieja cuestión.

El nuevo estudio, que fue publicado en la revista Science el mismo día 16 tras el anuncio de Grotzinger y que firman los científicos españoles del equipo científico de MSL Fco. Javier Martín Torres y Mª Paz Zorzano Mier, se basa en un análisis exhaustivo de los datos obtenidos durante 605 soles o días marcianos en el que se han observado valores basales de metano en la capa límite atmosférica de la zona de operación de en torno a 0,7 ppbv. Este periodo abarca casi todo un año marciano con sus correspondientes variaciones estacionales, durante el que Curiosity ha recorrido unos 8 kilómetros sobre el fondo del cráter Gale. Sobre este valor, se ha detectado además un incremento episódico de hasta 7 ppbv durante 60 soles, en lo que se cree fue una emisión localizada y de corta duración, al cabo de los cuales el metano volvió a desaparecer. En cualquier caso la detección es ahora concluyente puesto que se ha obtenido con el Espectrómetro Láser Sintonizable (Tunable Laser Spectrometer, TLS) que forma parte del instrumento SAM (Sample Analysis At Mars). TLS consta de dos canales para efectuar análisis en el rango de longitudes de onda del infrarrojo, el segundo de los cuales mide en 3,27 μm y ha sido dispuesto específicamente para la detección de metano por su huella espectrográfica de tres líneas bien definidas e inequívocas. El dispositivo ofrece una resolución de 0,0002 cm^-1, y además el método utilizado para hacer las mediciones es, según destacan los autores del trabajo, “simple, no invasivo, y sensible”, y ha incluido medidas en vacío y medidas de muestras enriquecidas artificialmente con metano para contrastarlas con las efectuadas sobre muestras de ambiente marciano, reduciendo de esta forma el margen de error hasta unos valores que permiten considerar los datos incuestionables.

Imagen del Espectrómetro Láser Sintonizable de SAM

En definitiva, el hallazgo supone un paso adelante muy importante en la caracterización del entorno marciano y la contestación definitiva de una cuestión abierta desde hace mucho tiempo, pero plantea al mismo tiempo dos nuevos problemas que serán sin duda más arduos de resolver: definir las fuentes de las que surgen las emanaciones del gas en eventos delimitados tanto espacial como temporalmente, y desvelar los mecanismos por los que después es eliminado. Quizá estos últimos sean más misteriosos, porque mientras que las primeras se pueden atribuir a procesos conocidos que pueden operar de forma particular en Marte (entre los que no se puede descartar de momento la biogénesis pasada o presente, o ambas), las ideas sobre cuáles pueden ser los segundos son más vagas y especulativas, y ninguno de los procesos propuestos hasta ahora consigue dar cuenta de su eliminación, al menos con la rapidez con la que ocurre. Por lo tanto se abren nuevos desafíos científicos ante este descubrimiento que se afrontarán inmediatamente con las nuevas sondas MAVEN, que llegó recientemente a Marte, y Trace Gas Orbiter (TGO), que será enviado en 2016 dentro del programa Exo Mars. Sus instrumentos proporcionarán datos globales en los que contextualizar el fenómeno para su mejor comprensión. También la estación meteorológica española REMS (Rover Environmental Monitoring Station) contribuirá a establecer las posibles correlaciones entre los eventos de incremento de la concentración de metano con los parámetros atmosféricos que monitoriza, que de momento no han podido ser determinadas y requerirán posteriores estudios específicamente dedicados.