Guía de preparación para el transporte de muestras de Marte a la Tierra

Mars es un planeta desértico e inhóspito. Sin embargo, hace miles de millones de años, en el Crater Jezero, las condiciones eran muy diferentes. Este cráter, alimentado por un vasto delta fluvial, probablemente albergó un cuerpo de agua considerable, similar al tamaño del Lago Constanza. Se cree que allí pudieron haber existido condiciones propicias para la vida.

Desde hace más de cuatro años, el rover Perseverance de NASA ha estado trabajando en el Cráter Jezero, realizando mediciones científicas y recolectando 33 muestras de roca, suelo y atmósfera, algunas de las cuales ya se encuentran almacenadas de forma segura a bordo del rover. Una futura misión tiene como objetivo traer estas muestras de vuelta a la Tierra.

¿Rastros de vida?

Recientemente, el Cráter Jezero fue noticia cuando investigadores descubrieron pequeñas manchas en una formación rocosa llamada Cheyava Falls, que se asemejan a un patrón de leopardo. Estas estructuras indican la presencia de dos minerales que podrían tener un origen orgánico y microbiano. Estos minerales se encuentran en la Tierra en sedimentos o materia orgánica en descomposición. Sin embargo, solo al analizar una muestra de estas estructuras en la Tierra se podrá confirmar o descartar con un alto grado de certeza si indican vida pasada en Marte.

"Examinar rocas y muestras de la atmósfera marciana en la Tierra abrirá un nuevo capítulo en la investigación de Marte y nos ayudará a entender nuestro planeta vecino mucho mejor de lo que podemos hoy", afirmó Andreas Pack del Centro de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Göttingen.

En los últimos dos años, un equipo internacional de 21 investigadores, liderado por las agencias espaciales NASA y ESA, ha explorado cómo proceder con las muestras de Perseverance desde una perspectiva científica en la Tierra. Este estudio integral fue publicado en la revista Astrobiology.

Entre los autores seleccionados por NASA y ESA se encuentran Christian Schröder del MPS y Pack, quienes son los únicos representantes de instituciones de investigación alemanas. Recientemente, NASA honró al equipo con el Premio al Logro de Grupo de NASA.

Pruebas de laboratorio para certeza final

Las muestras recolectadas por el rover Perseverance contienen información valiosa sobre la formación y el desarrollo de Marte, y pueden ayudar a responder la pregunta de si alguna vez ha existido vida en nuestro planeta vecino. Las mediciones realizadas por Perseverance en Marte sugieren esto, pero no proporcionan certeza.

"Para evaluar con la mayor certeza posible si alguna vez existió vida en Marte, necesitamos traer muestras de Marte de vuelta a la Tierra y examinarlas aquí", dijo Schröder, científico del MPS y coautor del nuevo estudio.

Los instrumentos científicos relativamente pequeños y limitados que lleva a bordo Perseverance ofrecen solo posibilidades muy limitadas. Solo en la Tierra se pueden utilizar una amplia variedad de métodos analíticos, y solo aquí se pueden realizar mediciones con la máxima sensibilidad y precisión.

Para su informe actual, 21 científicos identificaron qué mediciones deberían realizarse en las muestras de Marte para aprovechar al máximo su potencial. Los investigadores esperan obtener nuevos conocimientos sobre la formación de planetas, la evolución geofísica y geoquímica de Marte, y la astrobiología, así como información valiosa para futuras misiones a Marte, posiblemente incluso tripuladas.

El informe también aclara cuestiones prácticas sobre el manejo de las muestras: ¿qué mediciones deben realizarse lo más rápido posible? Después de todo, algunas propiedades de las muestras podrían cambiar después de abrir los tubos de muestra, por ejemplo, bajo la influencia de la humedad y el oxígeno. ¿Y qué mediciones pueden probar si hay vida en las muestras o descartar un posible peligro biológico?

Instalación de recepción de muestras con 18 instrumentos

Una vez en la Tierra, las muestras de Marte ingresarán primero a la Instalación de Recepción de Muestras. Según la recomendación de los expertos, debe estar equipada con 18 instrumentos científicos, incluyendo un tomógrafo de rayos X, un microscopio electrónico y varios espectrómetros de masas.

En la Instalación de Recepción de Muestras, los científicos describirán y catalogarán las muestras para su uso posterior y evaluarán el posible peligro biológico que representan. Después de eso, se pueden llevar a cabo todas las investigaciones críticas en el tiempo. Un hallazgo importante del informe es que la mayoría de las mediciones científicamente necesarias deberían realizarse más tarde fuera de la Instalación de Recepción de Muestras en laboratorios especializados.

Un tipo de proceso de solicitud decidirá qué laboratorios en todo el mundo recibirán partes del material invaluable. Este procedimiento asegura que las muestras terminen en las manos más experimentadas y calificadas. Los investigadores de Göttingen esperan recibir tanto muestras de roca como de gas de Perseverance.

Una mirada a los isótopos

Los investigadores liderados por Pack del Centro de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Göttingen quieren determinar las proporciones de isótopos de oxígeno en la atmósfera marciana que quedaron atrapados en los tubos de muestra junto con las rocas. Los isótopos son variantes del mismo elemento que solo difieren en el número de neutrones en sus núcleos. La composición isotópica de oxígeno de la atmósfera marciana permite conclusiones sobre el intercambio de dióxido de carbono entre la superficie y la atmósfera y proporciona, por ejemplo, información sobre el desarrollo climático de nuestro planeta vecino.

En el MPS, el enfoque está en los isótopos metálicos en las muestras de roca. Los investigadores pueden utilizarlos para obtener información sobre la edad del material, de dónde provino en el sistema solar y cómo ha evolucionado. Los investigadores del MPS ya han examinado muestras del asteroide Ryugu de esta manera.

Para ello, el material se disuelve primero en ácido y luego se analiza en espectrómetros de masas altamente especializados. Dado que este método de análisis destruye el material de la muestra, es crucial obtener resultados confiables incluso de las cantidades más pequeñas de material.

"En Göttingen, tenemos la experiencia y la infraestructura para analizar muestras de Marte al más alto nivel internacional", afirmó Thorsten Kleine, director del MPS.

Los investigadores podrían llevar a cabo más investigaciones en otras instalaciones. Schröder, por ejemplo, se centra en mediciones utilizando radiación gamma de alta energía generada por aceleradores de partículas. Esto permitiría rastrear la interacción de minerales de hierro en la muestra con material orgánico.

Futuro incierto

La incertidumbre persiste sobre si y cuándo las muestras de Marte de Perseverance viajarán a la Tierra como parte de una misión conjunta de NASA y ESA. El cronograma original apuntaba a principios de la década de 2030, pero ha cambiado varias veces desde entonces. Sin embargo, los estudios ahora publicados también son valiosos para los proyectos de otras agencias espaciales. Por ejemplo, la agencia espacial china se encuentra actualmente preparando su propia misión de retorno de muestras a Marte, que se espera que traiga el material codiciado de vuelta a la Tierra tan pronto como en 2030.