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Observatorio Astronómico: La exploración espacial del planeta Marte

19/04/2021 |  El Observatorio Astronómico de nuestra Facultad Regional San Francisco elaboró un informe referido a la exploración especial del planeta Marte. A continuación, compartimos ese artículo.

Exploración espacial de Marte
La exploración de Marte, y la búsqueda de la sustancia agua H2O, comienza con varias misiones fallidas en 1960, las dos primeras soviéticas: Mars 1960A (Figura 1) y Mars 1960B, luego fue enviada la Mars 1 en 1962, una sonda automática, tenía como objetivo sobrevolar Marte a 11.000 Km, también falló ya que a 100.000.000 Km de la Tierra cesaron las comunicaciones, convirtiéndose en el primer objeto humano en acercarse al planeta.

Figura 1: Sonda Mars 1960A

Por su parte Estados Unidos con el programa Mariner, enviando la sonda Mariner 3 en 1964 que fracasó por problemas de ingeniería. En 1965, Estados Unidos envió la Mariner 4 que consiguió transmitir las primeras fotografías de Marte tomadas en su cercanía en julio del mismo año. Mariner 4 encontró un paisaje desolado, desértico y con abundantes cráteres, mientras que la Zond 2 de la entonces Unión Soviética lograría, luego de varios meses, sobrevolar Marte el 6 de agosto de 1965 a 1.500 kilómetros de altura y a una velocidad relativa de 5,62 km/s, sin enviar datos.
La Mariner 9 (figura 2), fue la  primera sonda que giró alrededor de Marte y revolucionó nuestros conocimientos del planeta. Las imágenes que envió a la Tierra en 1972 mostraban antiguos cauces fluviales, lo que apuntaba a la presencia de agua líquida en la superficie del planeta en el pasado. Estas imágenes entusiasmaron a los científicos, puesto que el agua es un requisito necesario para la vida, y su presencia en cualquier momento de la historia de Marte podría haber generado formas de vida microscópicas.

Figura 2: Sonda Mariner 9

En 1976 Estados Unidos hace descender en el planeta las sondas Viking 1 y Viking 2 (Figura 3) que consiguen transmitir fotografías de la superficie desde las planicies de Chryse y Utopía. Estas dos misiones realizaron experimentos para detectar vida en la superficie marciana y cuyos resultados fueron más polémicos que concluyentes.
Las sondas Viking permanecieron activas hasta 1980 - 1982.

Figura 3: Sonda Viking

Hoy la superficie del planeta es árida, excepto en sus casquetes polares, formados por hielo (agua sólida) y dióxido de carbono CO2 sólido (hielo seco). En un pasado lejano podría haber fluido agua líquida por la superficie marciana.
Los científicos no solo creen que hubo agua, sino que al parecer, actualmente fluye agua líquida desde el interior del planeta. Este descubrimiento crucial se debe a Mars Global Surveyor (Figura 4) que rodeó y estudio el planeta durante nueve años hasta que dejo de enviar señales a finales de 2006. Los científicos que dirigían la sonda detectaron numerosas zanjas en las paredes de los cráteres que recordaban a los barrancos excavados por el agua en la Tierra. Realizaron un seguimiento de estos y descubrieron que dos de ellos eran depósitos recientes.

Figura 4: Sonda Mars Global Surveyor

Desde enero de 2004, Spirit y Opportunity (Figura 5) dos robots estadounidenses que realizaron exploraciones de la superficie y mediciones de las condiciones atmosféricas, han podido confirmar la teoría de la enorme cantidad de agua que existió en Marte y que existe en forma de hielo ahora. Opportunity halló abundantes cantos rodados de hematita, un mineral de hierro que suele depositar el agua líquida. También examinó capas expuestas en las paredes de los cráteres y encontró indicios que en un tiempo estuvieron sumergidas en un agua que contenía minerales. Spirit que trabajaba en el otro lado del cráter Gusev, tuvo dificultades para encontrar rocas expuestas.
Cuando finalmente dio con ellas, también hallo minerales en su interior que indicaban la presencia de un entorno húmedo en el pasado.

Figura 5: Rover Spirit

Actualmente la superficie de Marte es completamente árida. La perspectiva de reservas de aguas subterráneas plantea la sugerente posibilidad de un hábitat adecuado para formas de vida bacterianas sencillas. Los futuros exploradores de Marte tendrán que encontrar el agua y estudiar su contenido sin contaminarla de bacterias terrestres, de lo contrario, nunca sabremos a ciencia cierta si han extraído microbios marcianos o terrestres.

En Marte se ha detectado la existencia de la sustancia agua, pero para analizar dónde y en la forma que se podría encontrar, como cuerpo sólido (hielo), líquido o vapor, se deben conocer la presión atmosférica P y la temperatura T en el lugar donde se encuentra la sustancia, por ejemplo, en los casquetes polares se ha detectado hielo ya que en los polos existen temperaturas inferiores a 0ºC, en forma de vapor se ha detectado pequeñas trazas en la tenue atmósfera de Marte, siendo la presión atmosférica marciana alrededor del 0,01 % con respecto a la terrestre. La posibilidad de encontrarla como cuerpo líquido en la superficie es muy remota ya que la presión atmosférica es muy baja, solo en las condiciones adecuadas puede existir como líquido. Para explicar esto es necesario analizar el diagrama presión-temperatura P-T del agua (figura 6), de acuerdo a los valores de la Temperatura Crítica Tc y el Punto Triple PT, en zonas de Marte donde la presión atmosférica sea mayor a 0,006 Atm (Pterrestre = 1 Atm) y la temperatura cercana a 0,01ºC puede existir en forma líquida, ya que a mayor temperatura sería vapor y a menor hielo.

Figura 6: diagrama P – T del agua. P en atm.,T en oC.

Misión MARS 2020
Un objetivo clave de la misión Mars 2020 y del rover Perseverance (Figura 7) de la NASA en Marte es la astrobiología, incluida la búsqueda de signos de vida microbiana antigua. El rover caracterizará la geología del planeta y el clima pasado, imprescindible para la exploración humana del Planeta Rojo y será la primera misión en recolectar y almacenar muestras de rocas y regolitos marcianos (roca y polvo), que serán devueltas a la Tierra a través del programa Mars Sample Return, que permitirá el muy esperado examen adicional de las hipótesis sobre los impulsores del cambio climático de Marte. Comprender los resultados de los análisis de las muestras devueltas es importante para entender la evolución del entorno marciano, así como comprender cómo cambia la habitabilidad con el tiempo en los planetas rocosos, por ejemplo, la Tierra.

Figura 7: Rover Perseverance