En lo que respecta a las atmósferas, ésta ha desaparecido en su mayor parte. Hay que admitir que si uno se adentra en la atmósfera marciana a la velocidad de un meteorito, como hizo el equivocado Mars Climate Observer en septiembre, todavía hay suficiente para destrozarla. Pero en la mayoría de las demás circunstancias, es una pobre excusa para una atmósfera. En la superficie del planeta, la presión es un mísero 1% de la de la Tierra.

¿Por qué Marte tiene tan poca atmósfera cuando Venus y la Tierra tienen tanta? Aunque es posible que simplemente haya nacido así, hay muchos indicios de que la atmósfera fue en su día mucho más densa: la evidencia de agua, por ejemplo. En la actualidad, la superficie marciana es fría y extremadamente árida. Sin embargo, la superficie presenta signos inequívocos de que el agua líquida recorrió una vez los canales y valles de inundación, dejó líneas de costa en los cráteres e incluso puede haber formado océanos en la Gran Cuenca del Norte. Es difícil mojarse con una temperatura media de unos 53 grados bajo cero, por lo que el agua líquida implica calor. Y el calor implica una atmósfera espesa y aislante, repleta de gases de efecto invernadero que se calientan, como el dióxido de carbono.

Si la atmósfera marciana fue una vez mucho más espesa, ¿a dónde fue a parar todo el gas? A pesar de la búsqueda diligente, nadie lo sabe. Pero en el último año, el Mars Global Surveyor de la NASA -que a su vez utilizó la atmósfera para frenar y cambiar de órbita- ha estado recogiendo información que podría responder a esa pregunta. Y sus hallazgos no son en absoluto lo que sus diseñadores esperaban.

En la década de 1980, los investigadores desarrollaron una teoría de por qué Marte fue una vez cálido y húmedo. Primero calcularon la cantidad de CO2 que se necesitaría para derretir el hielo marciano y permitir que el agua fluyera, y llegaron a una cifra de entre 5 y 10 bares (un bar es la presión de aproximadamente una atmósfera terrestre). Eso es mucho para un planeta que sólo tiene unos pocos milibares en la actualidad, así que tuvieron que explicar a dónde podría haber desaparecido el CO2 desde entonces. Según su imagen, la atmósfera sembró las semillas de su propia destrucción.

Cuando hay agua líquida, una atmósfera de CO2 se vuelve inestable: el gas se disuelve, desgasta químicamente las rocas de silicato de la superficie del planeta y se acaba encerrando en forma de carbonatos. La prueba está bajo sus pies. Hubo un tiempo en que el CO2 dominaba la atmósfera de la Tierra, que probablemente era mucho más densa que la actual. Ahora, a pesar de los afanosos intentos de la humanidad por corregir el asunto, el CO2 se ha reducido a un rastro de su antigua gloria, constituyendo menos de una milésima parte del aire que respiramos.

La razón es que, a lo largo de miles de millones de años, la meteorización química ha almacenado una gran cantidad de CO2 en forma de carbonatos. Según Jim Kasting, de la Universidad Estatal de Pensilvania en University Park, que fue uno de los investigadores que elaboró la teoría del Marte cálido y húmedo primitivo -y uno de los primeros en señalar algunos de sus defectos-, si se liberara todo el CO2 que ahora está encerrado en los sedimentos carbonatados de la Tierra, se obtendrían unas 60 atmósferas del material.

Si la meteorización química puede destruir los invernaderos con tanta facilidad, ¿por qué la Tierra no se congeló como lo hizo Marte? La respuesta, según los investigadores, fue el reciclaje. En la Tierra, parte del CO2 de los carbonatos se recicla a través de las placas tectónicas. Cuando los sedimentos ricos en carbonatos inician su viaje hacia el manto en una zona de subducción, donde una placa se desliza por debajo de otra, se calientan y liberan CO2 de nuevo a la atmósfera, donde puede calentar el planeta.

En el pequeño y frío Marte, sin embargo, el reciclaje parece no haber sido tan bueno. A diferencia de la Tierra, Marte no tiene suficiente calor interno para seguir empujando grumos de su corteza, o para resurgir con grandes eructos, como puede haber hecho Venus. Hay pocas pruebas de que los fuegos internos de Marte hayan impulsado alguna vez un sistema de tectónica de placas, y aunque el planeta puede haber tenido otras formas de utilizar su calor interno para reciclar los carbonatos, éstas se habrían agotado muy pronto al enfriarse las entrañas del planeta. El reciclaje de CO2 habría empezado a ir por detrás de la producción de nuevos carbonatos, y la atmósfera habría empezado a encogerse en serio.

Hasta aquí todo bien. Ahora todo lo que los investigadores necesitaban era encontrar algunos carbonatos en la superficie del planeta para confirmar su historia. La mejor tecnología para hacer este trabajo desde el espacio es la espectroscopia infrarroja, que capta las características del espectro infrarrojo propias de determinados minerales. Este año, el espectrómetro del Mars Global Surveyor, el Espectrómetro de Emisión Térmica (TES), completó su primer estudio exhaustivo del planeta, cubriendo casi tres cuartas partes de la superficie. Según el científico a cargo del instrumento, Phil Christensen, de la Universidad Estatal de Arizona, en Tempe, ha descubierto que los carbonatos constituyen menos del 15% de la superficie. Probablemente mucho menos. «Estamos tratando de ser conservadores con el 10 o el 15 por ciento: básicamente no hay una firma de carbonato discernible», dice Christensen. «Mi opinión es que el descubrimiento más profundo que hará el TES y el artículo más interesante que escribiremos es que no hay carbonatos en Marte, al menos en la superficie».

Si las sospechas de Christensen son correctas, entonces los investigadores de Marte se enfrentan a algunas opciones intrigantes. Deben encontrar otra forma de deshacerse de la atmósfera o conformarse con menos atmósfera en primer lugar, o posiblemente hacer un poco de ambas cosas.

Tomar los otros escondites primero. Es probable que haya algo de CO2 congelado en el suelo del planeta, o escondido en depósitos de hielo seco debajo de los casquetes polares (aunque otras observaciones del Mars Global Surveyor ponen en duda esta segunda posibilidad). Este tipo de depósitos podrían suponer diez veces más CO2 del que se observa actualmente en la atmósfera. Pero como la atmósfera actual tiene menos de una centésima de barra, eso no es suficiente para explicar la diferencia entre el pasado y el presente.

Entonces podría haber carbonatos ocultos bajo la superficie. Los 13 meteoritos marcianos encontrados en la Tierra contienen todos tenues rastros de carbonato, y el más antiguo de ellos, el ALH 84001, tiene vetas de carbonato que lo atraviesan. Es concebible que se pueda perder una buena cantidad de CO2 en el subsuelo marciano. De nuevo, sin embargo, no parece probable que puedas deshacerte de unos cuantos bares de atmósfera sin dejar ningún sedimento de carbonato discernible en la superficie.

Así que quizás la atmósfera abandonó el planeta por completo. Hay dos formas en que esto podría haber ocurrido: impactos muy grandes e impactos muy pequeños. Los asteroides y cometas que chocan contra la superficie de un planeta pueden arrojar franjas de la atmósfera a velocidades tan altas que escapan definitivamente de la gravedad del planeta. En los primeros tiempos del Sistema Solar, cuando los planetas acababan de ensamblarse, quedaban muchos escombros. Durante este período, conocido como el bombardeo pesado tardío, Marte fue golpeado por docenas de grandes trozos y cientos de otros más pequeños, todos los cuales podrían marcar el paso de partes de la atmósfera.

Después de que los impactos de asteroides erosionaran la temprana atmósfera marciana de abajo hacia arriba, un proceso más sutil podría haberla mordisqueado de arriba hacia abajo. La atmósfera superior del planeta es constantemente golpeada por el viento solar. En sí mismo, este viento es bastante inofensivo, ya que es delgado y está formado por partículas muy ligeras, pero también lleva un campo magnético. Éste puede recoger los iones de la atmósfera superior, acelerarlos y volver a golpearlos contra sus compañeros. «Los iones pueden entrar en la atmósfera superior a más de 400 kilómetros por segundo», explica Bruce Jakosky, de la Universidad de Colorado en Boulder. «Es como tirar al billar. En el tiro de apertura, todo se va al garete. Puedes sacar cosas de la atmósfera por completo». Se cree que este proceso, llamado sputtering, sigue erosionando la atmósfera de Marte en la actualidad, aunque nadie sabe con qué rapidez.

¿Cómo encajan estos diferentes procesos? El mayor factor fue probablemente los impactos. Según Kevin Zahnle, del Centro de Investigación Ames de la NASA en California, las pruebas sugieren que despojaron a Marte de una gran cantidad de su atmósfera original, más del 99% de ella, de hecho. Esa cifra, dice, proviene de observar las proporciones de los diferentes isótopos de xenón en la atmósfera.

La mezcla de isótopos de xenón en la atmósfera marciana actual contiene una proporción mucho mayor de xenón-129 que la que se encuentra en la atmósfera de la Tierra, o en el Sol. El xenón-129 se produce por la desintegración del yodo-129. Para que el xenón-129 sea tan predominante, la atmósfera original -en la que la mezcla de isótopos de xenón era presumiblemente similar a la del resto del Sistema Solar- debe haber sido más o menos despojada del planeta antes de que la mayor parte del yodo radiactivo de su interior se hubiera desintegrado. Al no haber apenas más xenón, el nuevo gas liberado habría llegado a dominar rápidamente la distribución isotópica, como ocurre en la actualidad.

Pero aunque los cálculos de Zahnle sugieren que la erosión por impacto fue un azote de proporciones bíblicas, no consiguió desollar toda la atmósfera. Es difícil decir el grosor de la atmósfera remanente, pero podría haber sido un poco más gruesa de lo que es hoy.

Zahnle cree que parte de la atmósfera puede haber aguantado el bombardeo atrapada en la corteza, emergiendo sólo cuando era seguro hacerlo. En un artículo presentado en la Quinta Conferencia Internacional sobre Marte en Pasadena, California, este verano -la primera reunión realmente grande que se saturó con los embriagadores nuevos hallazgos del Mars Global Surveyor- Kattathu Mathew y Kurt Marti, de la Universidad de California, San Diego, describieron un nuevo análisis de los gases atrapados en el meteorito ALH 84001.

Estos antiguos gases marcianos parecen corresponder a la época en que se formó la roca. Tienen una proporción de xenón bastante parecida a la que se observa hoy en día, por lo que presumiblemente son posteriores al primer gran desprendimiento. Pero los isótopos de nitrógeno del meteorito lo diferencian de la atmósfera marciana moderna. La atmósfera actual está muy enriquecida con el isótopo pesado del nitrógeno. Pero las muestras de Mathew del ALH 84001 no muestran tal enriquecimiento.

Como es el caso, la pulverización catódica es particularmente buena para eliminar el nitrógeno ligero. En la parte superior de la atmósfera hay muy poca turbulencia, por lo que se produce una delicada estratificación isotópica, en la que los isótopos más ligeros de cada gas suben a la parte superior. Dado que la pulverización catódica funciona de arriba abajo, es más probable que elimine los isótopos más ligeros que los más pesados. Por lo tanto, la muestra de ALH 84001 parece provenir de una época en la que la pulverización aún no había comenzado, de una época en la que la atmósfera superior de Marte estaba protegida contra las depredaciones del viento solar. Y aquí es donde entra en juego otro intrigante descubrimiento del Mars Global Surveyor.

Mientras la nave espacial utilizaba la atmósfera superior de Marte para cambiar su órbita, voló a bastante baja altura sobre las tierras altas del sur del planeta -lo suficientemente baja como para que su magnetómetro captara señales inesperadas de la corteza. Desde entonces ha quedado claro que, aunque Marte no tiene un campo magnético global en la actualidad, en su juventud tuvo uno muy fuerte, cuyas huellas quedaron impresas en su corteza. Una vez más, Marte era demasiado pequeño para mantener tales esfuerzos durante mucho tiempo. La energía interna que impulsaba su dinamo magnética debió de agotarse con bastante rapidez, ya que sólo en la corteza más antigua se ha visto la firma del campo magnético.

Mientras el campo magnético estuvo presente, habría protegido al planeta de las depredaciones del viento solar. Así que la atmósfera posterior al bombardeo podría haber sido capaz de mantenerse razonablemente gruesa -o al menos más gruesa de lo que es hoy- mientras el campo magnético se mantuviera.

¿Pero había suficiente para explicar el agua? Es difícil de decir. Nadie sabe a qué velocidad se produce la pulverización hoy en día, ni cuán fuerte era el viento solar en el Sistema Solar primitivo. Mientras que la mayoría de las estimaciones han cifrado las pérdidas por pulverización en una décima de bar más o menos a lo largo de la vida del planeta, Jakosky -que hizo algunas de esas predicciones- cree que podría haber sido diez veces más.

Eso aún no sumaría la presión de entre 5 y 10 bares que los investigadores pensaron originalmente que necesitaban para explicar un período sostenido y relativamente húmedo al principio. Pero es posible que hayan sobrestimado las necesidades del planeta. Los modelos que exigían muchos bares de CO2 para explicar la presencia de agua líquida no tenían en cuenta la formación de nubes. Resulta que, en principio, las nubes de CO2 sólido podrían haber calentado Marte bastante bien, incluso con una presión atmosférica de sólo medio bar.

En noviembre de 1997, Francois Forget, de la Universidad Pierre y Marie Curie de París, y Raymond Pierrehumbert, de la Universidad de Chicago, calcularon que los grandes cristales de hielo seco de una atmósfera de este tipo podrían ser muy buenos para dispersar la radiación térmica hacia el suelo y dejar pasar la luz visible y ultravioleta entrante (Science, vol 273, p 1273). Una atmósfera delgada pero nublada podría haber calentado Marte durante las primeras fases de su historia y luego haberse desvanecido cuando el núcleo de enfriamiento apagó el campo magnético. A medida que la atmósfera se adelgazaba, el suelo habría sido capaz de absorber la mayor parte de la cantidad relativamente pequeña de CO2, y la producción de carbonatos podría haber sido mínima.

El problema es que sólo porque las nubes de enfriamiento se puedan encontrar en un modelo, no significa que estuvieran allí en la vida real. Y Kasting señala que, mientras que algunos tipos de nubes pueden haber calentado la superficie, otros podrían haberla enfriado, al igual que las diferentes nubes afectan a la temperatura de diferentes maneras en la Tierra.

En primer lugar, existe la posibilidad de que nunca fuera tan cálido. El agua puede ingeniárselas para ser líquida en algunos lugares bastante fríos, al menos fugazmente, y algunos piensan que una gran cantidad de las marcas de agua en la superficie de Marte pueden haberse formado en unas cuantas catástrofes cortas y húmedas. Como dice Zahnle, «he visto pruebas de lavas de silicato líquido en la superficie de la Tierra: ¿tengo que concluir que la temperatura global era de 1500 K? Todo lo que puedo concluir es que el líquido estaba allí, y que el líquido estaba caliente». Los valles fluviales podrían haberse formado por la acción de las aguas subterráneas calentadas por el vulcanismo o los impactos locales. O podrían haberse formado bajo capas de hielo transitorias que luego se sublimaron.

Tal vez el calor llegó en rachas muy breves. Eso explicaría por qué, a pesar de la presencia de valles, hay poca evidencia de erosión sostenida en muchos de los antiguos cráteres, y algunos de ellos mantienen una nitidez casi lunar.

Victor Baker, de la Universidad de Tucson (Arizona), cree que Marte ha sido a veces muy húmedo gracias a que los gases del interior del planeta han forzado la salida de agua caliente de las profundidades de la corteza a la superficie. Pero estas inundaciones sólo habrían durado unos diez mil años. Incluso una docena de tales episodios de humedad sumarían sólo una pequeña fracción de la historia marciana, y dejarían las tierras altas del sur intactas por la erosión.

No debería sorprender que no se pueda dar sentido a todo un planeta con unas pocas misiones espaciales. Pero las complejidades y aparentes contradicciones del pasado de Marte están forzando la lección a casa. La historia de Marte puede ser más compleja de lo que permitía el modelo «cálido y húmedo entonces, frío y seco ahora». Los primeros mil millones de años de Marte pueden haber arrojado todo tipo de rompecabezas desconcertantes, y para resolverlos los investigadores propondrán teorías que se extienden, como las ideas de Jakosky, desde el corazón fundido del planeta hasta el mismo borde del espacio. La delgada atmósfera marciana puede ser una pobre manta planetaria, pero como trampolín para la especulación es insuperable.n

Oliver Morton es un escritor científico con sede en Londres

New Scientist número: 20 de noviembre de 99