El carbono recién descubierto podría proporcionar pistas sobre el antiguo Marte

El rover Curiosity de la NASA aterrizó en Marte el 6 de agosto de 2012 y desde entonces ha estado explorando el cráter Gale tomando muestras y enviando los resultados a casa para que los investigadores los interpreten. El análisis de isótopos de carbono en muestras de sedimentos tomadas de media docena de lugares expuestos, incluido un acantilado expuesto, deja a los investigadores con tres explicaciones plausibles para el origen del carbono: polvo cósmico, degradación ultravioleta del dióxido de carbono o degradación ultravioleta del metano producido biológicamente.

Los investigadores señalan hoy en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias que “estos tres escenarios no son convencionales, a diferencia de los procesos comunes en la Tierra”.

El carbono tiene dos isótopos estables, 12 y 13. Al examinar las cantidades de cada uno en una sustancia, los investigadores pueden determinar los detalles de la Ciclo del carbono eso sucedió, a pesar de que sucedió hace mucho tiempo.

“Las cantidades de carbono-12 y carbono-13 en nuestro sistema solar son las cantidades que existían cuando se formó el sistema solar”, dijo Christopher H. House, profesor de geociencias en Penn State. “Ambos existen en todo, pero debido a que el carbono 12 reacciona más rápido que el carbono 13, examinar las cantidades relativas de cada uno en las muestras puede revelar el ciclo del carbono”.

Curiosity, que está a cargo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, ha pasado los últimos nueve años explorando un área del cráter Gale que ha expuesto capas de roca antigua. El rover perforó en la superficie de estas capas y recuperó muestras de capas sedimentarias enterradas. Curiosity calentó las muestras en ausencia de oxígeno para separar los productos químicos. El análisis espectrográfico de parte del carbono reducido producido por esta pirólisis mostró una amplia gama de cantidades de carbono-12 y carbono-13 dependiendo de dónde o cuándo se formó la muestra original. Parte del carbono se empobreció excepcionalmente en carbono-13, mientras que otras muestras de carbono se enriquecieron.

“Las muestras extremadamente empobrecidas en carbono 13 son muy parecidas a las muestras australianas tomadas de sedimentos de 2.700 millones de años”, dijo House. “Estas muestras fueron causadas por la actividad biológica cuando el metano fue consumido por antiguas esteras microbianas, pero no necesariamente podemos decir eso sobre Marte porque es un planeta que puede haberse formado a partir de materiales y procesos diferentes a los de la Tierra”.

Para explicar las muestras excepcionalmente agotadas, los investigadores sugieren tres posibilidades: una polvo cósmico nube, radiación ultravioleta que descompone el dióxido de carbono o degradación ultravioleta del metano creado biológicamente.

Según House, cada doscientos millones de años el sistema solar atraviesa una nube molecular galáctica.

“No deposita mucho polvo”, dijo House. “Es difícil ver cualquiera de estos eventos de deposición en los registros de la Tierra”.

Para crear una capa que Curiosity podría probar, la nube de polvo galáctico primero habría bajado la temperatura en un Marte que aún contenía agua y creado glaciares. El polvo se habría asentado sobre el hielo y luego debería permanecer en su lugar una vez que el glaciar se derritiera, dejando una capa de tierra que incluía el carbono.

Hasta el momento, hay evidencia limitada de glaciares pasados ​​en el cráter Gale en Marte. Según los investigadores, “esta explicación es plausible, pero requiere más investigación”.

Una segunda explicación posible para las cantidades más bajas de carbono-13 es la conversión ultravioleta del dióxido de carbono en compuestos orgánicos como el formaldehído.

“Hay artículos que predicen que los rayos UV podrían causar este tipo de división”, dijo House. “Sin embargo, necesitamos más resultados experimentales que muestren esta división de tamaño para que podamos descartar o descartar esta explicación”.

El tercer método posible para producir muestras empobrecidas en carbono 13 tiene una base biológica.

En la Tierra, una firma altamente empobrecida en carbono-13 de una paleosuperficie indicaría que los microbios del pasado consumieron metano producido por microbios. Es posible que en el antiguo Marte se hayan liberado grandes columnas de metano desde el subsuelo, donde la producción de metano habría sido energéticamente favorable. Luego, el metano liberado sería consumido por los microbios de la superficie o reaccionaría con la luz ultravioleta y se depositaría directamente en la superficie.

Sin embargo, según los investigadores, actualmente no hay evidencia sedimentaria de microbios superficiales en el paisaje pasado de Marte y, por lo tanto, la explicación biológica destacada en el artículo se basa en luz ultravioleta para colocar la señal de carbono-13 en el suelo.

“Las tres posibilidades apuntan a un ciclo de carbono inusual, diferente a cualquier cosa en la Tierra hoy”, dijo House. “Pero necesitamos más datos para determinar cuál de estas es la explicación correcta. Sería bueno si el rover pudiera detectar una gran columna de metano y medir los isótopos de carbono a partir de eso, pero mientras haya metano penachos, la mayoría son pequeños, y ningún rover ha tomado muestras de uno lo suficientemente grande como para medir los isótopos”.

House también señala que el descubrimiento de restos de esteras microbianas o evidencia de depósitos glaciales también podría arrojar algo de luz.

“Somos cuidadosos con nuestra interpretación, que es la mejor manera de estudiar otro mundo”, dijo House.

Curiosity continúa recolectando y analizando muestras y regresará al frontón donde encontró algunas de las muestras para este estudio en aproximadamente un mes.

“Esta investigación ha logrado un objetivo de larga data para la exploración de Marte”, dijo House. “Para medir diferentes carbón isótopos -una de las herramientas geológicas más importantes- de los sedimentos de otro mundo habitable, y lo hace examinando 9 años de exploración”.

También trabaja en el proyecto de Penn State Gregory M. Wong, un doctorado reciente en geociencias.