Cuando los rovers de Marte de la NASA encontraron óxidos de manganeso en las rocas de los cráteres Gale y Endeavour en Marte en 2014, el descubrimiento provocó que algunos científicos sugirieran que el planeta rojo podría haber tenido una vez más oxígeno en su atmósfera hace miles de millones de años.
Los minerales probablemente requirieron abundante agua y condiciones fuertemente oxidantes para formarse, dijeron los científicos. Usando las lecciones aprendidas del registro geológico de la Tierra, los científicos concluyeron que la presencia de óxidos de manganeso indicaba que Marte había experimentado aumentos periódicos en el oxígeno atmosférico en el pasado, antes de disminuir a los bajos niveles actuales.
Pero un nuevo estudio experimental de la Universidad de Washington en St. Louis cambia radicalmente este punto de vista.
Los científicos descubrieron que, en condiciones similares a las de Marte, los óxidos de manganeso se pueden formar fácilmente sin oxígeno atmosférico. Usando modelos cinéticos, los científicos también demostraron que la oxidación del manganeso no es posible en la atmósfera rica en dióxido de carbono que se esperaba en el antiguo Marte.
«El vínculo entre los óxidos de manganeso y el oxígeno adolece de una serie de problemas geoquímicos fundamentales», dijo Jeffrey Catalano, profesor de ciencias terrestres y planetarias en Arts & Sciences y autor correspondiente del estudio publicado el 22 de diciembre en Geociencias de la naturaleza. Catalano es miembro de la facultad del Centro McDonnell para las Ciencias Espaciales.
El primer autor del estudio es Kaushik Mitra, ahora investigador asociado postdoctoral en la Universidad de Stony Brook, quien completó este trabajo como parte de su investigación de posgrado en la Universidad de Washington.
Marte es un planeta rico en los elementos halógenos cloro y bromo en comparación con la Tierra. «Los halógenos ocurren en Marte en formas diferentes a las de la Tierra y en cantidades mucho mayores, y supusimos que serían importantes para el destino del manganeso», dijo Catalano.
Catalano y Mitra realizaron experimentos de laboratorio utilizando clorato y bromato, formas dominantes de estos elementos en Marte, para oxidar manganeso en muestras de agua que hicieron para replicar fluidos en la superficie de Marte en el pasado antiguo.
«Nos inspiramos en las reacciones observadas durante la cloración del agua potable», dijo Catalano. «Comprender otros planetas a veces requiere que apliquemos el conocimiento obtenido en campos aparentemente no relacionados de la ciencia y la ingeniería».
Los científicos descubrieron que los halógenos convertían el manganeso disuelto en agua en minerales de óxido de manganeso miles o millones de veces más rápido que el oxígeno. Además, bajo las condiciones de acidez débil que los científicos creen que se encontraron en la superficie de Marte primitivo, el bromato produce minerales de óxido de manganeso más rápidamente que cualquier otro oxidante disponible. En muchas de estas condiciones, el oxígeno es completamente incapaz de formar óxidos de manganeso.
«La oxidación no requiere la participación del oxígeno por definición», dijo Mitra. «Anteriormente, propusimos oxidantes viables en Marte, además del oxígeno o mediante fotooxidación UV, que ayudan a explicar por qué el planeta rojo es rojo. En el caso del manganeso, simplemente no teníamos una alternativa viable al oxígeno que pudiera explicar los óxidos de manganeso hasta ahora.»
Los nuevos resultados alteran las interpretaciones fundamentales de la habitabilidad del Marte primitivo, que es un importante impulsor de la investigación en curso de la NASA y la Agencia Espacial Europea.
Pero solo porque probablemente no había oxígeno atmosférico en el pasado, no hay una razón particular para creer que no hubo vida, dijeron los científicos.
«Hay varias formas de vida incluso en la Tierra que no requieren oxígeno para sobrevivir», dijo Mitra. «No lo considero un ‘contratiempo’ para la habitabilidad, solo que probablemente no había formas de vida basadas en oxígeno».
Los organismos extremófilos que pueden sobrevivir en un entorno rico en halógenos, como los organismos unicelulares amantes de la sal y las bacterias que prosperan en el Gran Lago Salado y el Mar Muerto en la Tierra, también podrían prosperar en Marte.
«Necesitamos más experimentos realizados en diversas condiciones geoquímicas que sean más relevantes para planetas específicos como Marte, Venus y ‘mundos oceánicos’ como Europa y Encelado para tener una comprensión correcta y completa de los entornos geoquímicos y geológicos en estos cuerpos planetarios. ”, dijo Mitra. «Cada planeta es único por derecho propio, y no podemos extrapolar las observaciones realizadas en un planeta para comprender exactamente un planeta diferente».
