Cristales de sal en Marte como refugios diurnos para el agua
Contexto
El Marte actual plantea una paradoja para la astrobiología: los periodos de alta humedad relativa coinciden con las temperaturas más bajas, mientras que las horas cálidas del día son extremadamente secas. En torno a este problema, en nuestro archivo se han reunido trabajos sobre vida subsuperficial, combustible radiactivo, hielo marciano y búsqueda de agua en las rocas. Este artículo se distingue: no busca agua en profundidad ni en depósitos de hielo, sino que propone un mecanismo para retener la humedad microscópica en la capa más superficial del suelo, dentro de cristales de sal que ya han sido detectados en la superficie.
Métodos
Los autores calcularon el cambio de volumen de los cristales de sal ante las variaciones diarias de temperatura entre 150 y 300 K. Para el NaCl se utilizaron valores tabulados del coeficiente de expansión térmica volumétrica y una integración numérica mediante el método del trapecio. Para el yeso y dos polimorfos de MgSO₄ se tomaron datos de difracción de rayos X sobre el cambio de volumen de la celda unitaria. La posibilidad de deliquescencia de las sales se evaluó con datos del modelo climático global LMDZ GCM para el año marciano 29: se calculó la humedad relativa sobre líquido y sobre hielo con un paso de 2 horas, y se seleccionaron los momentos en que superaba el umbral de deliquescencia para Ca(ClO₄)₂ y CaCl₂, pero no alcanzaba las condiciones de nucleación de hielo.
Resultados
El cambio relativo de volumen del NaCl entre 150 y 300 K fue del 1,64%. Para el yeso se obtuvo un 0,87%, para el α-MgSO₄ un 0,50% y para el β-MgSO₄ un 0,57%. Para las disoluciones de CaCl₂, el cálculo da entre un 3,75% y un 6,9%, según la concentración. Estos cambios pueden abrir y cerrar microgrietas en los cristales. La modelización de la deliquescencia mostró que, para el Ca(ClO₄)₂, las condiciones favorables se dan en la parte sur de la llanura de Acidalia, en puntos concretos hasta el 17–20% de los soles del año, lo que equivale a 100–130 soles por año marciano. Para el CaCl₂, la región de posible deliquescencia es más reducida, pero también se concentra cerca de Acidalia. No se dispone de datos directos sobre la expansión térmica de los percloratos de calcio hidratados, por lo que los autores consideran preliminares las estimaciones para el Ca(ClO₄)₂.
Implicaciones
El trabajo propone un mecanismo físico concreto que podría explicar cómo se retiene agua líquida microscópica en la capa superficial de Marte durante las horas diurnas. A diferencia de investigaciones vecinas, que consideran o bien la formación nocturna de salmueras o bien la protección frente a la radiación en profundidad, aquí se combinan la expansión térmica de las sales y su capacidad para absorber humedad. Si el mecanismo se confirma, los cristales de sal se convertirían en objetivos prioritarios para la búsqueda de microambientes potencialmente habitables en el Marte actual.
Desarrollo futuro
El tema podría desarrollarse hacia experimentos de laboratorio con análogos marcianos de sales bajo variaciones controladas de temperatura y humedad. Se necesitarán mediciones directas de los coeficientes de expansión térmica de los percloratos de calcio hidratados y de otras sales higroscópicas. Una línea aparte es la modelización del transporte de vapor de agua a través de grietas parcialmente cerradas, para evaluar cuánto tiempo puede conservarse la salmuera en el interior del cristal.
Impacto
Los resultados son importantes para la planificación de futuras misiones de búsqueda de vida en Marte y para la interpretación de los datos sobre la distribución de sales y humedad en la capa superficial.
Próximos pasos
Los próximos pasos incluyen medir la expansión térmica de los percloratos hidratados en el laboratorio y comprobar la velocidad de cierre de las grietas durante el calentamiento diurno en una cámara que simule las condiciones marcianas.
Problemas abiertos clave
Para la astrobiología, el problema clave sin resolver es si el agua líquida puede existir en el Marte actual durante el tiempo suficiente y a una temperatura lo bastante alta como para sustentar el metabolismo. Este trabajo conecta ese problema con la física de la expansión térmica de las sales y propone un mecanismo comprobable para la retención de humedad. Sigue abierta la cuestión de si los organismos pueden sobrevivir a la alta fuerza iónica de las salmueras de perclorato y a la baja actividad del agua.
En el desierto de Atacama, uno de los lugares más secos de la Tierra, las cianobacterias viven dentro de cristales de halita y obtienen la humedad precisamente gracias a la deliquescencia de la sal durante la noche, cuando la humedad del aire aumenta.
Cifras clave
- cambio de volumen del NaCl: 1,64%
- cambio de volumen del yeso: 0,87%
- cambio de volumen de disolución de CaCl₂: 3,75–6,9%
- soles favorables en Acidalia: 100–130 por año marciano
- variación diaria de temperatura: 150–300 K