La Tierra y Marte: ¿gemelos o hermanastros?

La exploración intensiva a la que se está sometiendo el planeta Marte nos está revelando gran cantidad de datos sobre sus propiedades y sobre su pasado. Sin embargo, existen dos grandes incógnitas por desvelar: ¿cuáles fueron las diferencias que provocaron que el planeta sea tan distinto de la Tierra? ¿Existe o ha existido actividad biológica en el planeta rojo? Especialmente revelador es el estudio comparativo de ambos planetas.

Desde la distancia, la Tierra y Marte nos muestra profundas diferencias. En el primer caso, dominan blancos y azules, correspondientes a las nubes y a los océanos, y los marrones de los continentes. Por tanto, la existencia de agua en sus diferentes estados (sólido en los casquetes polares, líquido en los mares y gaseoso en la atmósfera) es evidente. Y la presencia de agua sugiere, de manera casi inmediata, la existencia de vida. De hecho, incluso desde satélites en órbita es posible apreciar la intensa actividad biológica del planeta, como es el caso de las banquisas antárticas o el cambio estacional de la superficie forestal.

Imagen1

La Tierra (la primera fotografía completa del planeta, tomada desde la Apollo XVII, con la Antártida en la parte superior) y Marte (imagen del HST). Nótese que no están a escala, ya que Marte es considerablemente más pequeño que nuestro planeta (los diámetros ecuatoriales son, respectivamente, 12,756.28 y 6,794.4 kilómetros)

Marte es bien distinto. Diversas tonalidades naranjas, provocadas por óxidos de hierro, dominan su superficie. Dependiendo de la estación y de la posición relativa con la Tierra, algún polo puede ser visible, aunque en esta ocasión el blanco proviene esencialmente de hielo seco (dióxido de carbono en forma sólida). Sin embargo, durante los últimos años diversos estudios han dejado claro que existe agua en la superficie marciana, y que la dinámica de este compuesto es bastante compleja.

Marte tiene una tenue atmósfera, compuesta esencialmente de dióxido de carbono (95.32%), nitrógeno (2.7%), argón (1.4 %) y unas trazas de oxígeno (0.13%). La de la Tierra, por el contrario, está compuesta esencialmente de nitrógeno (78.1 %), oxígeno (20.94%), argón (0.93%) y una cantidad variable del dióxido de carbono (alrededor del 0.035%, incrementándose rápidamente). Las temperaturas medias varían en gran medida: -55 grados centígrado (º C) en el caso de Marte, con mínimas del orden de -133º C y máximas de unos +27º C; y de una media de unos +15º C en el caso de la Tierra, con mínimas de -89.4º C (en Vostok, Antártica, aunque recientemente se ha alcanzado -93.2º C en las proximidades, en medidas tomadas por satélite) y máximas de +58º C o +56.7º C (en El Azizza, en Libia o en Furnace Creek, EEUU). Sin embargo, la temperatura media de la Tierra está afectada por el efecto invernadero provocado por los gases de la atmósfera, principalmente el dióxido de carbono, el vapor de agua, el ozono (moléculas de oxigeno con tres átomos, en vez de los dos que tiene el oxígeno que respiramos) y el metano. De no ser así, la temperatura media sería unos 33º C más baja, alrededor de los -18º C, y por lo tanto el agua estaría en estado sólido en la mayor parte del planeta.

En los casos de Marte y la Tierra, la estructura interna se divide en tres regiones bien diferenciadas: corteza, manto y núcleo. Sin embargo, contrariamente al caso de la Tierra, en núcleo de Marte es sólido y no crea su propio campo magnético. Existen, es sí, campos magnéticos locales, restos “fósiles” de un campo global que pudo existir como consecuencia de un núcleo parcialmente líquido, como en el caso terrestre. La práctica ausencia de tectónica de placas, tal y como la conocemos en la Tierra, que produce un vulcanismo muy activo y la orogénesis (los levantamientos de cadenas montañosas), implica que los terrenos marcianos son mucho más viejos que los lechos oceánicos o los continentes terrestres. Por ejemplo, la gran depresión del hemisferio Sur, Hellas Planitia, fue provocada por el impacto de un gran cuerpo celeste hace unos 3,900 millones de años. En el caso de la Tierra, las evidencias sobre la corteza de un evento así habrían dejado de existir hace mucho tiempo.

Imagen2

Diagrama con la topografía de Marte, cuyas alturas mínimas (azul intenso) y máximas (rojos-blancos) se encuentran en un rango de 16,000 kilómetros. Nótese que el Monte Olimpo, el más alto del Sistema Solar, se eleva 21 kilómetros sobre el nivel en el cual la presión de la atmósfera es 6.1 milibares (la presión a la cual se localiza el triple punto del agua), y que se denomina datum de Marte (el equivalente al nivel del mar en la Tierra). Dado que el punto más baja se encuentra en Hellas Planitia (un antiguo cráter de impacto), a unos 7 kilómetros por debajo del datum marciano, la diferencia es de unos 28 kilómetros, , bastante superior a los 18,000 kilómetros que separan las profundidades de la fosa de las Marianas del Everest. Crédito Mars Orbiter Laser Altimeter y NASA.

En cualquier caso, la comparación de los perfiles en altura de ambos planetas muestra que ambos son bien distintos: mientras que la mayor parte de la masa continental terrestre se concentra en el hemisferio norte, en donde por otra parte no existe un continente polar, en Marte el hemisferio septentrional está dominado por la depresión Vastitas Borealis, con una profundidad de miles de metros por debajo del datum marciano. Éste se sitúa a la altura  en la cual la presión de su atmósfera es de 6.1 milibares, donde se localiza el punto triple del agua, definido como el punto en el diagrama de mases (presión frente a temperatura) en el cual convive una sustancia en estado sólido, líquido y gaseoso de manera simultánea. En el caso del agua, los valores exactos son 273,16 K (0,01° C) y a una presión de 6,1173 milibares). Por tanto, por debajo del datum marciano (como las profundidades de Hellas Planitia) sería posible encontrar agua líquida si la temperatura fuera lo suficientemente alta. Contrariamente a lo que sucede en Marte, el hemisferio Sur terrestre está dominado por océanos y mares, aunque varias masas continentales, que se alzan sobre el nivel del mar a alturas considerables (como es el caso de la meseta antártica) destacan sobre su perfil topográfico. La situación marciana es más uniforme. La mayor diferencia está en la gran cantidad de agua en estado sólido que se concentra en el Polo Sur terrestre. Éste tiene una superficie de unos 14 millones de kilómetros cuadrados en verano, pero puede dilatarse, al incluir las banquisas, hasta los 30 millones. En contraposición, el tamaño que alcanza la Antártida marciana es mucho menor, de unos 140,000 kilómetros cuadrados, y su composición es muy distinta, ya que domina, como se ha dicho anteriormente, el hielo seco.

Curiosamente, en nuestra Antártica encontramos algunos de los mejores análogos marcianos, por sus bajas temperaturas y reducida humedad. Éste es el caso del sistema de valles McMurdo, localizados muy cerca de la costa, que geológicamente pudieran tener contrapartidas en Marte.  Si hay vida o no, o si ha existido actividad biológica, es una cuestión que todavía está abierta. Hay estudios que indican que los terrenos marcianos serían demasiado salados para haber podido desarrollar vida. Sin embargo, en nuestro propio planeta existen numerosos ejemplos de seres vivos que se desarrollan en ambientes aparentemente hostiles, enmarcados bajo el nombre de organismos extremófilos.

DryValleysAntarctica_ASTER.lr

Los valles McMurdo, en la Antártida, cerca de la costa. Este sistema normalmente está libre de nieve y es extraordinariamente seco. Por tanto, podría asemejarse a determinadas áreas marcianas. Créditos: NASA, satélite Terra e instrumento ASTER.

Son varias las naves que han aterrizado con éxito en la superficie de Marte. Una de las más reciente, y la que lo ha hecho más al norte, fue la Phoenix Mars Lander, en el 2008. Sus imágenes nos revelaron una llanura cubierta formas poligonales que asemejan las presentes en regiones similares de la Tierra. Es permafrost que se solidifica y se funde de manera estacional, clara evidencia de la presencia de agua en el planeta. Phoenix disponía de instrumentación adecuada para perforar y analizar estas estructuras, incluyendo su composición química, para intentar verificar si algún compuesto orgánico (aunque no necesariamente biológico) está presente en las llanuras árticas de Marte. Con posterioridad, el rover Curiosity, que aterrizó cerca del ecuador en el 2012 y que sigue en funcionamiento, ha realizado numerosos experimentos incluyendo la perforación de rocas. En cualquier caso, recordemos que al menos en la Tierra, hay seres vivos (los extremófilos), que pueden medrar en ambientes verdaderamente sorprendentes: desde medios ácidos hasta calderas volcánicas submarinas a grandes temperaturas. Como caso típico, el ecosistema de Río Tinto. Lamentablemente, no se descarta que cualquier de las sondas que han aterrizado en el planeta rojo hayan lo contaminado con material biológico.

Sí, ambos planetas tiene interesantes similitudes y grandes diferencias. Podríamos clasificar a Marte como el hermano pobre de la Tierra. Sin embargo, apenas hemos arañado unos pocos sitios en su superficie. La mayor parte de sus secretos nos aguardan.

MarsTithoniumChasmaMarsExpress.hr

La región en torno al Tithonium Chusma, en una imagen tomada por la sonda europea Mars Express.

La superficie de la Tierra, en donde la altura está codificada con los distintos colores: azul para los fondos oceánicos y verdes, amarillos y rojos para los continentes. La profundidad más elevada, en las fosas marinas, es de unos 11,000 metros bajo el nivel del mar(azul más intenso), mientas que los rojos más intensos denotan alturas de 5,000 metros sobre el nivel del mar. La diferencia máxima de altura en nuestro planeta es de unos 19,000 metros.

permafrost_earth_mars

Una comparación entre las llanuras árticas de Marte (arriba), en una reciente imagen tomada por la sonda americana Phoenix Mars Lander, y la terrestre (Spitsbergen, en el archipiélago de las Svalbard, Noruega, pero localizadas en el Ártico).

Este texto es un extracto adaptado del capítulo X, del libro Visiones de Gaia: la Tierra desde el espacio, escrito por David Barrado y editado por el INTA(Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial “Esteban Terradas“). Para acceder al libro completo en castellano, pincha aquí.

David Barrado Navascués

CAB, INTA-CSIC
Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC, Madrid)