Un gas detectado en la atmósfera de Marte aporta nuevas pistas sobre su posible actividad volcánica

El orbitador ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) detectó por primera vez cloruro de hidrógeno (HCl) en la atmósfera marciana en 2021. Este gas suele escapar de los conductos magmáticos en la Tierra, lo que llevó a los investigadores a plantearse si podía ocurrir lo mismo en Marte.

Un nuevo estudio publicado en Science Advances, en el que participa el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), aporta indicios que apuntan en esa dirección. Los investigadores han identificado detecciones de cloruro de hidrógeno localizadas en la vecindad de la región volcánica de Alba Mons y han encontrado una posible relación con fracturas en la superficie. Los resultados sugieren que el gas podría proceder de magma caliente situado bajo el terreno.

Los flancos septentrionales del volcán Alba Mons, en Marte, en un contexto más amplio. El icono blanco indica la ubicación de la imagen ampliada que aparece en este artículo. Crédito: Mosaico global en color MEx/HRSC, ESA/DLR/FU Berlin, G. Michael. Recuadro: Modelo digital de elevación combinado MOLA-HRSC, Fergason et al., 2018.

“Aunque Marte tiene una extensa historia volcánica, todavía no sabemos si esa actividad continúa en la actualidad. Las detecciones de cloruro de hidrógeno en la región de Alba Mons nos ofrecen una nueva vía para investigar esta cuestión”, afirma Juan Alday, investigador del IAA-CSIC, que forma parte del estudio.

Una señal atmosférica que aparece en un lugar inesperado 

Tras aquella primera detección, los investigadores estudiaron cómo variaba la presencia de este gas en la atmósfera marciana a lo largo de las estaciones. Sus concentraciones alcanzan los valores más elevados durante el invierno del hemisferio norte y disminuyen después hasta casi desaparecer en verano. Esta variabilidad parece estar relacionada, en gran medida, con los ciclos del polvo y del agua en Marte.

Sin embargo, las observaciones revelaron una anomalía en ese ciclo estacional: a comienzos del verano del hemisferio norte, cuando hay poco polvo en la atmósfera y el cloruro de hidrógeno apenas suele detectarse, las concentraciones del gas se localizaban exclusivamente sobre una misma región próxima a Alba Mons, uno de los volcanes más extensos de Marte.

La repetición de estas detecciones en una misma localización y época del año llevó al equipo a investigar si podían estar relacionadas con alguna estructura geológica de la superficie.

Fracturas que podrían conectar con el interior del planeta

Para profundizar en esta posibilidad, el equipo combinó los datos atmosféricos del instrumento ACS (Atmospheric Chemistry Suite), a bordo del TGO, con las imágenes de la cámara CaSSIS del mismo orbitador. El análisis de estas imágenes permitió identificar estrechas fracturas en las laderas de Alba Mons, algunas de cientos de metros de longitud y asociadas a cambios de color en el terreno.

Representación artística del Trace Gas Orbiter (TGO) de la misión ExoMars analizando la atmósfera marciana. Se muestra el método de ocultación solar: los espectrómetros a bordo —ACS y NOMAD— observan cómo se absorbe la luz solar en la atmósfera para revelar las huellas químicas de sus componentes. Crédito: ESA

Los investigadores plantean que estas fracturas podrían actuar como vías de escape para gases procedentes del subsuelo. Una de las hipótesis es que se trate de gases de origen magmático, que ascenderían a través de antiguos conductos volcánicos hasta alcanzar la superficie.

La aparición estacional del cloruro de hidrógeno en esta región podría estar relacionada con la presencia de hielo en estas fisuras. Durante el invierno marciano, las temperaturas pueden descender hasta los -120 °C, favoreciendo la acumulación de hielo y dificultando la salida de los gases. Con la llegada de temperaturas más cálidas, la sublimación del hielo —su paso directo del estado sólido al gaseoso— podría facilitar de nuevo su liberación a la atmósfera.

Los cambios de color observados alrededor de las fracturas también podrían deberse a depósitos dejados por los gases que escapan del subsuelo, de forma similar a lo que ocurre en los entornos de algunas fumarolas terrestres.

A partir de estos indicios, el equipo propone que el gas podría ascender a través de fracturas conectadas con un sistema magmático en profundidad, como manifestación de un posible vulcanismo latente.

Próximas observaciones

La contribución del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) a este trabajo se ha centrado en el análisis de los espectros obtenidos por el instrumento ACS. En particular, el equipo ha participado en la identificación del cloruro de hidrógeno en la atmósfera marciana mediante el estudio de las observaciones de ocultación solar.

Esta técnica permite identificar los gases presentes en la atmósfera a partir de las señales de absorción que dejan en la luz solar cuando esta atraviesa las distintas capas atmosféricas de Marte.

“Utilizamos estas observaciones tanto para monitorizar gases conocidos y estudiar su variación como para buscar especies que todavía no se han detectado. Nuestra participación se enmarca en esa labor sostenida de análisis y explotación científica de los datos de la misión”, detalla Juan Alday, investigador del IAA-CSIC y miembro del equipo científico.

Esta labor tendrá continuidad con nuevas campañas de observación desde Tierra, cuyo diseño está liderando el IAA-CSIC, para aportar información complementaria a las mediciones del TGO. Esta línea de investigación se enmarca en el reciente nombramiento de Juan Alday como científico interdisciplinar de la misión ExoMars Trace Gas Orbiter por parte de la Agencia Espacial Europea (ESA). Entre sus responsabilidades se encuentra la coordinación de observaciones con telescopios terrestres que permitan obtener una visión más completa de los gases presentes en la atmósfera marciana.

“En el caso de esta investigación, estamos trabajando en el diseño de observaciones para buscar otros gases que podrían acompañar al HCl en el escenario propuesto, en particular gases de azufre como el dióxido de azufre (SO₂)”, señala Alday. Este compuesto puede emitirse en las fumarolas volcánicas terrestres, pero su detección resulta difícil con el TGO.

“Estas observaciones podrían aportar información adicional sobre la composición de la atmósfera en esta región y ayudarnos a comprender mejor los procesos responsables de la presencia y desaparición del HCl observado”, concluye el investigador del IAA-CSIC.