Las arcillas nos cuentan cómo fue el clima de Marte

La naturaleza exacta del clima de Marte hace miles de millones de años continúa sin ser establecida con precisión. El problema nace a partir de las propias investigaciones sobre el planeta, que nos proporcionan informaciones contradictorias. Por un lado, los modelos atmosféricos y climáticos del Marte primitivo nos indican que la superficie mantuvo siempre temperaturas globales cercanas al punto de congelación del agua. Pero, por otro lado, Marte presenta un paisaje global que indica que el agua líquida fluyó por su superficie en grandes cantidades y durante tiempos prolongados: tiene valles fluviales, lagos secos, deltas de ríos, e incluso huellas de antiguos mares. Además, se han encontrado multitud de afloramientos minerales, por ejemplo arcillas, que necesitaron grandes volúmenes de agua líquida para formarse.

En un nuevo estudio publicado este lunes se intenta dar respuesta a esta aparente contradicción, describiendo las condiciones necesarias para la formación de arcillas sobre la superficie de Marte en el pasado.

Parte de la contradicción mencionada surge de la duda de cuánto calor y durante cuánto tiempo habría necesitado la superficie de Marte para sostener el agua en estado líquido. Y qué temperatura debería haber tenido ese agua para ser capaz de formar arcillas. Por lo tanto, entendiendo las condiciones de formación de las arcillas en Marte, se puede determinar con mayor precisión cómo era el clima del planeta en el pasado.

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Para obtener respuestas a estas preguntas, en el estudio presentado se analizan tres tipos diferentes de arcillas identificadas en rocas antiguas de Marte. El primer grupo lo forman las arcillas ricas en magnesio y generadas bajo la superficie en manantiales hidrotermales a elevadas temperaturas (de 100 a 400 grados centígrados); suelen presentarse como mezclas de saponitas, serpentinas, cloritas, talco y carbonatos. El segundo grupo está formado por arcillas ricas en hierro y aluminio, que se producen a temperaturas comunes en la superficie de la Tierra (entre 20 y 50 grados centígrados), en lugares como ríos o lagos; generalmente pertenecen al grupo de las esmectitas. Y el tercer grupo lo constituyen arcillas que se forman a temperaturas muy bajas (por debajo de 20 grados centígrados); suelen ser aluminosilicatos poco cristalizados.

Para el análisis de las arcillas marcianas se utilizaron datos de las sondas que tenemos en Marte, observaciones sobre la naturaleza de las arcillas recopiladas a partir de trabajos de campo en la Tierra, experimentos de síntesis de arcillas en el laboratorio, y modelización geoquímica. Los resultados indican que la formación de esmectitas, muy comunes en Marte, habría requerido un balance entre tiempo y temperatura, de forma que se estableciera al menos uno de los dos escenarios siguientes:

La primera posibilidad es que se alcanzaran temperaturas con máximos diurnos y estacionales superiores a los 25 grados centígrados, en intervalos de tiempo cortos, medidos desde decenas de miles hasta unos pocos millones de años y separados entre ellos por cientos de millones de años; durante estos intervalos, la temperatura media global de Marte habría alcanzado al menos los 10 grados centígrados, acelerándose la síntesis de arcillas.

La segunda posibilidad es que las temperaturas nunca sobrepasaran los 20 grados centígrados, ni siquiera durante los mediodías de verano, y que estas condiciones se hubieran mantenido durante cientos de millones de años; durante este tiempo, la temperatura media global de Marte habría rondado los cinco grados centígrados, y la síntesis de arcillas habría sido muy lenta.

Las dos opciones explicarían el registro geológico marciano, tanto la geomorfología como la mineralogía. Por lo tanto, el estudio concluye que la formación de las arcillas marcianas puede ser explicada como resultado de oscilaciones climáticas en el Marte antiguo: sobre un clima generalmente frío, que podría haber sostenido grandes masas de agua líquida y fría capaces de sintetizar arcillas muy lentamente, cortos intervalos temporales con temperaturas más elevadas habrían disparado la síntesis de esmectitas en momentos concretos. En definitiva, el estudio publicado este lunes muestra que la clave para entender el clima antiguo de Marte estaba en las arcillas.

Alberto González Fairén es investigador en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) en Madrid, y en el Departamento de Astronomía de la Universidad Cornell en Nueva York.