Cosmos

Astrogeología: Los secretos del Sistema Solar a través de las rocas

Ana Cristina Olvera 13 / May / 19
La geología planetaria, una disciplina científica que se practica desde el apogeo de la carrera espacial, está en auge como herramienta para conocer mejor la historia del Sistema Solar, y definir si los seres humanos seremos capaces de habitar otros cuerpos celestes

Las grandes montañas, cordilleras, volcanes, barrancas y otras características que vemos en el horizonte, y nos quitan el aliento por su majestuosidad son mucho más que elementos decorativos del paisaje. La estructura y componentes de la superficie del planeta nos hablan de su historia, de su interior, de su origen e, incluso, de su futuro. Y no sólo del planeta específico, sino también del mismo Sistema Solar. Se trata de expresiones, marcas o huellas que nos cuentan una fascinante historia. 

Actualmente, según los expertos en ciencias planetarias, hemos logrado recopilar el conocimiento de la estructura básica de los cuerpos rocosos que componen nuestro vecindario cósmico. A partir de las misiones Apolo —sucedidas desde la década de los 60 a principios de los 70— la extrapolación de las técnicas y principios de la geología terrestre a otros cuerpos cercanos ha constituido una herramienta fundamental en el objetivo de completar el rompecabezas de acontecimientos que ya nos relataba la astronomía ancestral. Pero, además, podría darnos las claves para una estrategias de supervivencia de nuestra especie en otros planetas. 

Nuestros recursos lunares 

El Dr. Jesús Martínez Frías, Investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas en el Instituto de Geociencias de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), enlista los hallazgos que considera más relevantes que nos ha revelado la aplicación de esta ciencia.  

Por ejemplo, de la Luna conocemos los detalles fundamentales de la litosfera, o capa más externa. Esto incluye la distribución de depósitos de agua. Tenemos ya una idea bastante clara de cómo ha sido su origen a través de un impacto gigantesco a la Tierra que desprendió el material que la compone —lo sabemos por la gran similitud de sus componentes a los de nuestro planeta—. Incluso conocemos la distribución de sus principales elementos y minerales que son potenciales recursos, como óxidos de hierro y titanio, o las tierras raras, muy escasas en el planeta azul, pero muy demandadas para la fabricación de dispositivos electrónicos

Asteroides y meteoritos

De los asteroides sabemos —gracias a las misiones espaciales que han sido enviadas como a los meteoritos que caen en la Tierra— la forma en están distribuidos en el cinturón de asteroides, y su clasificación en tipos M, los menos comunes y que suelen ser metálicos; S, los segundos en abundancia y de composición rocosa; o de tipo C, con alto contenido carbónico, y a los cuales pertenece el 75% de los conocidos. Además conocemos que los meteoritos provienen fundamentalmente de los asteroides y que, incluso, hay algunos que proceden de la Luna y de Marte: las lunaitas y los snicks, respectivamente.

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Los asteroides pueden calsificarse en tipo M, S o C, dependiendo de su composición | Foto: NASA

Los planetas y los secretos del hielo 

De Marte tenemos un profundo conocimiento que aumenta —literalmente— cada minuto. Hemos descubierto que podría tener actividad geológica; un posible ciclo de agua diurno y nocturno, y un probable movimiento de fluidos bajo la superficie.

Hemos hecho ya una columna geológica muy simplificada de lo que podría ser la evolución del planeta rojo”, dice Martínez Frías 

Otro de los objetos de estudio de la geología espacial es el hielo, entendiendo el agua en estado sólido como un mineral. Dentro de ésta encontramos criovolcanes, volcanes de hielo en las lunas heladas de los planetas gigantes y sabemos que, tal vez, debajo de esas grandes capas o costras congeladas, podría haber enormes océanos interesantes para la búsqueda de vida extraterrestre.

Comprendemos mejor Mercurio y a Venus; hemos llegado a Plutón, donde encontramos una geología muy activa de hielo y la presencia de compuestos orgánicos. Todo esto gracias a que la geología fue introducida al espectro de las ciencias practicables fuera de la Tierra por Eugene Shoemaker a principios de los 60, con el Programa de Investigación en Astrogeología dentro del Servicio Geológico de los Estados Unidos.

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El uso de técnicas de la geología practicada en la Tierra ha permitido descubrimientos en los cuerpos rocosos del espacio | Foto: Especial

Tecnología para comprender el universo

En la Tierra, la geología tiene un fuerte componente de trabajo de campo. Recolectar muestras de rocas con martillos y cinceles para analizarlas en los laboratorios con complejos instrumentos —especialmente los espectrómetros— que revelan la intimidad de la materia y sus componentes. Pero para practicarse fuera de nuestro planeta azul, esta ciencia ha tenido que reinventarse de la misma manera en que lo han hecho todas las demás.

En vez de llenar sus contenedores de tierra, y partir rocas para analizar las vetas, colores y formaciones, los geólogos planetarios tienen que recurrir a los instrumentos que viajan a bordo de las sondas por todo el Sistema Solar. El fotógrafo Todd Vorenkamp, especialista en fotografía aérea, enumera en un artículo especializado al menos 90 cámaras solamente en 27 misiones interplanetarias de la NASA

Por su gran utilidad geológica, destacan dos de las de la agencia estadounidense: Lunar Reconnaissance Orbiter, un satélite enviado a la Luna en el 2003, con tres cámaras a bordo que continúa actualmente realizando un mapeo intensivo de la superficie lunar; o la HIRISE High Resolution Imaging Science Experiment— a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter, lanzado en el 2005 a Marte y que posee el telescopio reflector más grande de cualquier misión interplanetaria capaz de distinguir objetos de hasta un metro de diámetro sobre la superficie del planeta. 

A este tipo de tecnología se pueden sumar los instrumentos de radar utilizados en orbitadores y satélites. Los de imagen, usados en Venus y Titán, son los únicos capaces de penetrar gruesas capas de nubes; y los de sonido, en bajas frecuencias, son capaces de dar un paso más, penetrando hasta un kilómetro en las subcapas de la superficie, y detectar algunos detalles de su estructura interna

En algunas privilegiadas superficies, como la de Marte o la Luna, hemos conseguido depositar robots con espectrómetros de masas, y otros instrumentos especializados que han superado las expectativas de cualquier laboratorio geológico en la Tierra. Destaca el caso del difractómetro de rayos X / XRD, diseñado para la misión Mars Science Laboratory del rover Curiosity que ahora es comercializado como un instrumento portátil para analizar los componentes de la materia en la Tierra.

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Imagen del cometa Tempel 1 tomada por la sonda Deep Impact en 2005. La imagen fue tomada por la cámara de alta resolución a bordo y revela características topológicas. Incluyendo crestas, bordes festoneados y posiblemente cráteres de impacto formados hace mucho tiempo | Foto: NASA

Los secretos del vecino 

El Dr. Martínez Frías, con más de 200 publicaciones en 120 revistas científicas, destaca a Marte como el gran ejemplo para hacer geología espacial.

Obtenemos información geológica, fundamentalmente, a través de 4 grandes pilares: Unos son los meteoritos que proceden de Marte desprendidos de su superficie por enormes impactos de otros bólidos. Un segundo pilar de información son, naturalmente, las misiones a Marte. Un tercer pilar informativo serían las cámaras de simulación de ambientes planetarios; pues ahora en los laboratorios podemos realizar actividades y análisis espectroscópicos e instrumentales en general, emulando o simulando las condiciones de Marte o de cualquier otro objeto.”, describe. 

Y, finalmente, hay un cuarto pilar, los conocidos como análogos de Marte. Son determinadas zonas en nuestro planeta, que se asemejan en algunos aspectos, —la mineralogía, la climatología, las rocas que existen, la evolución que se ha dado, los procesos—.  Estas zonas nos permiten utilizarlas como laboratorios naturales. Actualmente, el científico participa en una proyecto de la Agencia Espacial Europea entrenando a los astronautas en uno de los análogos de Marte que existe en el mundo: el Geoparque mundial UNESCO de Lanzarote y Archipiélago Chinijo

La sonda geofísica

El 6 de abril del 2019, la sonda Insight registró el primer sismo en Marte, un evento paradigmático y que, de presentarse con frecuencia y mayor intensidad, abriría un nuevo capítulo en nuestro conocimiento de la formación de los cuerpos rocosos. 

Sabemos que actualmente es un planeta sin tectónica de placas, pero también es un planeta que tuvo mucha actividad geológica, evidente dado el hecho de que posee algunos de los mayores volcanes y montañas del Sistema Solar. También se conoce gracias a los datos recolectados por 26 misiones exitosas —desde Mariner lanzada en 1964— que en algún momento hubo condiciones de atmósfera y climáticas que permitían que el agua estuviese en estado líquido en su superficie. “Si Marte ha perdido toda esa capacidad, es porque el interior será de una cierta manera que aún no conocemos”, asegura Laura Parro, investigadora pre-doctoral de Geología Planetaria en el Departamento de Geodinámica de la UCM

La primera sonda completamente geofísica amartizó en noviembre de 2018. Esto quiere decir que Insight está dedicada sobre todo al estudio del interior del planeta. Entre sus instrumentos más importante están el sismómetro SEISSeismic Experiment for Interior Structure— diseñado para tomar el pulso del planeta con una sensibilidad que detecta temblores en la superficie y el interior, incluso más pequeños que un átomo de hidrógeno;  y la sonda de calor HP³Heat Flow and Physical Properties Probe— cuyo diseño tiene la misma función que un gran termómetro que busca introducirse hasta a cinco metros de profundidad para descubrir cómo se disipa la temperatura y revelar si el planeta vecino está hecho igual que la Tierra, y qué tan activo se encuentra en la actualidad.

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Concepto artístico de la sonda Insight en Marte con todos sus instrumentos señalados | Foto: NASA's Mars Exploration Program

Conocer para buscar la habitabilidad

“El estudiar el espacio, el estudiar el agua en los asteroides; o si hay actividad geológica en otros cuerpos planetarios es básicamente también comprender nuestro entorno. Realmente no podemos comprender cómo ha sido el origen de la Tierra y el origen de nosotros mismos, el origen de la vida, desde el punto de vista de la astrobiología, si no acudimos al espacio”, afirma el científico cuya investigación sobre la interacción del suelo y la atmósfera marciana con respecto al agua en el Curiosity fue portada de la revista Nature Geoscience en 2015. Muchas claves de cómo era la materia primitiva han desaparecido en la Tierra, pero es posible encontrarlos aún en los asteroides y con ellos entender el origen de la materia condensada en el Universo

La reproducción de los procesos geológicos de la Tierra en otros cuerpos también es de suma relevancia para la ciencia. “Desde el punto de vista de la vida es muy interesante porque se está viendo que las posibilidades de habitabilidad se incrementan cuando existe una vitalidad geológica, es decir, cuando el planeta está vivo desde el punto de vista geológico. En la Tierra, como tenemos una actividad geológica muy rica, una vitalidad geológica, continuamente se están creando ambientes donde la vida puede emerger y evolucionar. Y, por eso, la existencia de actividad geológica en Marte, si se confirmara realmente, al menos que se produce con mayor profusión, realmente sería un hallazgo muy interesante porque incrementaría también las condiciones de habitabilidad.”  

Para Parro, la también científica española quien participa en el proyecto europeo Upwards de exploración marciana, la actividad geológica nos acercaría un poco más a cumplir los sueños de terraformación o transformación de Marte un ambiente propicio para la vida como la conocemos en la Tierra

Si de alguna manera el planeta nos ayuda a que las condiciones no sean tan extremas, evidentemente Marte en estos momento es muy extremo, no tiene presión atmosférica, no tiene magnetosfera y, por tanto, no tiene atmósfera que nos proteja de la radiación; si a todo eso le sumamos que hay muy poco gradiente geotérmico o, incluso, que no hay ningún tipo de actividad, se nos vuelve un planeta mucho más difícil de colonizar”, dice la investigadora.

 

“El estudiar el espacio, el estudiar el agua en los asteroides; o si hay actividad geológica en otros cuerpos planetarios es básicamente también comprender nuestro entorno. Realmente no podemos comprender cómo ha sido el origen de la Tierra y el origen de nosotros mismos, el origen de la vida, desde el punto de vista de la astrobiología, si no acudimos al espacio”
Foto: NASA

Siguientes pasos

Con respecto a los siguientes pasos, Martínez Frías señala que el siguiente gran paso que dará la geología en el planeta rojo con las misiones ExoMars y Mars 2020 en las que participa se encaminarán hacia el planeta de Ares el próximo año: “Desde el punto de vista de la experimentación, en mi caso, mediante el espectrómetro láser Raman, yo espero que podamos analizar con muchísimo detalle la mineralogía, obtener un complemento de toda la información que se está generando. Y también, este espectrómetro nos permite detectar algunos compuestos orgánicos…"

Y va a ser muy interesante saber si vamos a poder distinguir esos falsos positivos de compuestos orgánicos que proceden del espacio, que no están relacionados con la vida, y aquellos compuestos orgánicos que proceden de Marte que, unos no están relacionados con la vida y otros que sí podrían estar relacionados con la vida.”

Autor: Ana Cristina Olvera
Licenciada en Filosofía y Maestra en Emprendimiento Social, con larga trayectoria en la comunicación. Fue directora de Difusión y Relaciones Interinstitucionales de la Agencia Espacial Mexicana. Actualmente es conductora de INTERFAZ, y co-conductora del Noticiero Científico y Cultural Iberoamericano. Colabora en Radio UNAM y NASA en español, entre otros medios nacionales e internacionales. Creadora del proyecto 4ta Revolución.