¿Por qué ya no hay océanos en Marte?

Pero, por mucha agua que hubiera fluido por su superficie en el pasado, ahora Marte está más seco que la mojama (ese es el tecnicismo que utilizan en la NASA). Hoy en día la «poca» agua que queda en el planeta rojo está congelada en los polos del planeta. También hay algo de hielo en algunas cimas montañosas, como sugieren los flujos de barro salado que se desparraman por sus laderas cuando el verano marciano lo derrite. En cualquier caso, a día de hoy Marte es bastante menos esplendoroso que en el pasado, desde el punto de vista hídrico.

Pero, ¿cómo puede desaparecer un océano? ¿y, más importante aún, a dónde fue a parar tanta agua?

Eh, no sé, ¿evaporándose tal vez?

Eh, menos tonitos, voz cursiva, porque la evaporación no fue el responsable. Se cree que Marte empezó a perder su agua cuando se quedó sin campo magnético, hace unos 3.800 millones de años. Y el principal sospechoso que hay tras la desaparición de su campo magnético es… El propio tamaño del planeta.

Me explico.

Durante la formación de una estrella, el material que contiene la nube de gas y polvo que la rodea se empieza a condensar en grumos que van chocando entre sí, formando pedazos cada vez mayores que terminan por dar lugar a los planetas rocosos. Mientras estos cuerpos crecen, liberan cada vez más energía al chocar y unirse y generan más fricción que, a su vez, produce mucho calor. Una vez el planeta está «terminado», va irradiando a través de su superficie todo el calor que ha acumulado y que ha quedado atrapado en su interior.

Por otro lado, la gravedad tienda a hundir los materiales más densos hacia el núcleo de un planeta rocoso durante su formación, mientras los elementos más ligeros quedan en la corteza. Este es el caso del hierro y el níquel, por ejemplo, los elementos de los que está compuesto el núcleo de la Tierra. Otros elementos más densos, como el uranio o el oro, también son más abundantes en el interior de la Tierra y, de hecho, los elementos radiactivos son especialmente importantes porque su descomposición general calor, contribuyendo a que un planeta pueda mantener una temperatura interna elevada durante más tiempo.

En el caso de la Tierra, su tamaño le permitió retener tanto calor en su interior y contiene tanto material radiactivo que aún hoy, 4.500 millones de años después de su formación, la parte externa de su núcleo metálico está a una temperatura suficientemente alta como para que permanezca en estado líquido pese a la gran presión a la que está sometida (como explicaba en esta entrada), lo que posibilita la existencia de su campo magnético (como explicaba en esta otra).

Pero Marte es otra historia.

El diámetro de Marte es casi la mitad del de la Tierra, de manera que su volumen es casi 7 veces menor. También tiene una densidad media menor, lo que significa que seguramente no contenga una gran cantidad de materiales densos y potencialmente radiactivos en su interior. Por otro lado, mientras el volumen de un objeto varía según el cubo del radio de un objeto, su superficie lo hace de manera cuadrática. Esto significa que, pese a tener un volumen 7 veces menor que la Tierra, la superficie de Marte es sólo 3,5 veces menos extensa que la de nuestro planeta. O sea que, en proporción, Marte tiene el doble de superficie respecto a su volumen que la Tierra.

Si unimos estos dos factores, esto significa que un planeta pequeño como Marte no sólo retiene una cantidad mucho menor de calor en su interior tras su formación, sino que además lo cederá al espacio a un ritmo mucho mayor que un planeta más grande, por tener más superficie a través de la cual hacerlo. El rápido enfriamiento de Marte habría solidificado cualquier capa de material líquido que existiera alrededor de su núcleo, deteniendo cualquier actividad magnética.

Hasta donde sabemos, así es como Marte pudo haber perdido su campo magnético: su núcleo se solidificó por completo. También hay que decir que existe otra teoría al respecto que sostiene que Marte podría haber perdido su campo magnético tras el impacto de un gigantesco asteroide… Aunque parece ser que ésta no tiene tanto apoyo.

Bueno, ya, pero, ¿cómo sabemos siquiera que Marte tuvo un campo magnético en el pasado y que lo perdió en algún momento?

Pues porque mientras una roca líquida se solidifica en presencia de un campo magnético, los átomos de hierro que contiene tienen suficiente movilidad como para alinearse con este campo. Por tanto, cuando los minerales se cristalizan, los átomos quedan fijos en esa posición y la dirección del campo magnético en el momento de su formación queda preservada en la roca. Como explicaba en esta otra entrada sobre la teoría de la Tierra en expansión, este es el motivo por el que se pudo descubrir que las placas tectónicas terrestres están en movimiento al comparar franjas de roca que estaban magnetizadas en direcciones opuestas de manera simétrica a cada lado de las fosas oceánicas.

(Fuente)

Lo curioso es que, en el caso de Marte, en su hemisferio sur las rocas están más intensamente magnetizadas que en el hemisferio norte. Esto concuerda con la idea de que el campo magnético de Marte existió durante un tiempo y luego desapareció: las rocas más viejas del hemisferio sur se formaron cuando el campo magnético aún estaba presente y, por tanto, conservan su huella, pero las rocas del hemisferio norte, donde hay signos de una mayor actividad volcánica más reciente, se formaron cuando el campo magnético ya había desaparecido, así que no están magnetizadas.

También existiría la posibilidad de que el campo magnético marciano funcionara de manera que su intensidad fuera mucho mayor en el sur del planeta que en el norte pero, bueno, la cuestión es que Marte perdió su campo magnético en algún punto de su historia. Y eso son muy malas noticias si posees una atmósfera a la que tienes cierto apego.

Como el resto de las estrellas, el sol emite al espacio una corriente de partículas cargadas de manera constante y en todas las direcciones, llamada viento solar. Al tener carga eléctrica, estas partículas pueden ser desviadas en presencia de un campo magnético.

Por ejemplo, el campo magnético terrestre impide que esta corriente impacte contra la atmósfera de manera directa al conducir esta corriente de partículas hacia los polos, donde interacciona con los gases de las capas altas de la atmósfera para dar lugar a las auroras boreales.

La aurora boreal vista desde la Estación Espacial Internacional.

Pero, sin un campo magnético que lo desvíe, las consecuencias del viento solar sobre la atmósfera de un planeta pierden toda la gracia, por bonito que sea el espectáculo: al interaccionar una atmósfera desprotegida, el viento solar tiende a arrastrar el gas hacia el espacio y arrancarlo del dominio gravitatorio planeta.

Y este es el motivo por el que hoy en día la atmósfera de Marte es prácticamente inexistente: con un campo gravitatorio un 60% menos intenso que el de la Tierra, la atmósfera marciana nunca estuvo muy bien retenida sobre le planeta. Como resultado, cuando el campo magnético de Marte desapareció, el viento solar fue arrancando la atmósfera marciana hasta dejarla como está ahora. Este proceso empezó hace entre 3.700 y 3.500 millones de años.

Sí, sí, todo esto es muy interesante, pero aún no has hablado de la desaparición del agua de Marte, ¿sabes?

Ya, ya, justamente estaba a punto de llegar al último eslabón de esta desafortunada cadena de acontecimientos, voz cursiva.

En nuestro día a día no pensamos en el aire como un material que nos pueda proteger de algo porque… Bueno, porque el hecho de que podamos movernos a través de él no da una sensación de solidez, precisamente. Pero, en realidad, la atmósfera es un escudo indispensable para la vida tal y como la conocemos.

Como comentaba en esta entrada en la que hablaba sobre la posibilidad de ponernos morenos bajo la luz de la Luna, la atmósfera nos protege de la radiación electromagnética más energética, especialmente de la intensa radiación ultravioleta proveniente del sol.

En este gráfico se puede ver a qué altura es detenido cada tipo de radiación al entrar en la atmósfera. (Fuente)

La radiación ultravioleta es peligrosa para los seres vivos porque es capaz de dañar el ADN de nuestras células y hacer que se vuelvan locas pero, más importante aún, la radiación ultravioleta tiene suficiente energía como para separar los átomos de hidrógeno de los de oxígeno cuando incide sobre las moléculas de agua.

Y aquí está el gran problema: debido a su baja densidad, una vez el hidrógeno queda separado del oxígeno empieza a elevarse hacia las alturas. Y, cuando el hidrógeno alcanza las capas mas altas de la atmósfera, el viento solar lo arrastra al espacio, alejándolo del planeta.

Los átomos de oxígeno, al tratarse de un elemento más denso, se quedan mezclados con los otros gases hasta que reaccionan con algún otro elemento, que en el caso de Marte podría ser el hierro de su superficie, por ejemplo, formando óxido de hierro rojizo.

Y así es como Marte se quedó sin agua: la desaparición de su campo magnético permitió que el viento solar se llevara por delante su atmósfera, que a su vez dejó de proteger los océanos de los rayos ultravioleta. Poco a poco, toda el agua del planeta fue separada en sus componentes elementales: el hidrógeno escapó al espacio y el oxígeno se recombinó con otros elementos sobre la superficie. Y eso no lo mismo que un proceso de evaporación en el que el agua simplemente pasa de ser un líquido a un gas, siempre manteniendo la integridad de sus moléculas, voz cursiva.

Eso sí, el viento solar sigue haciendo de las suyas aún hoy en día: Marte está perdiendo su atmósfera a un ritmo de unos 100 gramos de gas por segundo, aunque ese ritmo puede aumentar 20 veces durante las tormentas solares.

Y, por supuesto, el agua no desapareció del planeta rojo de la noche a la mañana, sino que tardaría decenas o cientos de millones de años en «secarse». Incluso podría ser que el proceso hubiera sido suficientemente lento como para que cualquier forma de vida que hubiera aparecido en Marte se hubiera adaptado a vivir bajo el suelo, a salvo de la radiación ultravioleta.

De todas maneras, el hecho de que un planeta pueda perder su agua de esta manera podría dificultar la detección de formas de vida en otros planetas: la presencia de grandes cantidades de oxígeno en la atmósfera de un planeta se interpreta como una señal de que potencialmente podría existir vida fotosintética sobre su superficie. Pero, claro, también podría ser que en la atmósfera se estuviera acumulando oxígeno por la separación de las moléculas de agua.

Qué ganas tiene el universo de hacer que nos sintamos solos. Pero, hasta que encontremos compañía espacial…