Mars 2020: El sucesor de Curiosity continuará con la búsqueda de sitios habitables

Ilustración artística del rover Mars 2020 en el Planeta Rojo. Crédito: NASA/JPL-Caltech.

¿Qué tan habitable era Marte en el pasado? Desde que Curiosity tocó suelo marciano en agosto de 2012, ha ayudado a responder preguntas de este estilo en el área circundante a su lugar de aterrizaje, el Cráter Gale.

Notablemente, en marzo de 2013 los investigadores de Curiosity anunciaron el hallazgo de evidencia del lecho de un lago o sistema fluvial en una región que la NASA denomina “Yellowknife Bay” (Bahía Yellowknife). El ambiente, que podría resultar favorable para la existencia de microbios, incluye minerales tales como arcillas que se formaron en el agua que alguna vez existió allí. Esta agua probablemente no era demasiado salada o ácida, al menos así lo señalan las pruebas geológicas, lo que aporta mayor credibilidad a la idea de que la vida puede haber sido posible en el Planeta Rojo.

Curiosity está preparándose para ascender a su primer objetivo: el Monte Sharp (Mount Sharp – Aeolis Mons). Sin embargo, la NASA no se detendrá allí. La agencia ya está alistando un rover que seguirá los pasos del Curiosity.

“Mars 2020”, como es conocido actualmente, estará equipado con mejores instrumentos. El diseño de este nuevo rover será muy similar al de Curiosity y, al igual que éste, tendrá la capacidad de buscar ambientes habitables.

Pero Mars 2020 también buscará directamente evidencias de vida, tarea para la que Curiosity no fue diseñado. Esto volverá crucial la elección del sitio de aterrizaje, puesto que se deberá encontrar un lugar en donde el agua o la actividad volcánica haya estado presente en el pasado. Estos procesos son los que proveen energía para los microbios.

“Escoger el lugar de aterrizaje para Mars 2020 será un trabajo de años, e involucrará a cientos de personas”, afirmó Jim Bell, científico planetario de la Escuela de Exploración Terrestre y Espacial de la Universidad del Estado de Arizona.

“Hay un montón de buenos lugares a los que podríamos ir. Los sitios finales del Curiosity ya se encuentran enlistados para tenerlos en consideración”, agregó.

Entre estos sitios están el Cráter Holden (el cual los científicos sospechan que puede haber sido un sistema de lagos), y el Cráter Eberswalde, el posible lecho de un lago.

Haciendo zoom por la ciencia

El éxito del Mars 2020 dependerá fuertemente de los siete instrumentos que deberá llevar hasta el planeta rojo. Los instrumentos preseleccionados contarán con capacidades que van desde la toma de fotografías, hasta la realización de análisis de la composición química de la superficie en busca de muestras orgánicas, compuestos químicos y dióxido de carbono.

Los siete instrumentos mencionados incluyen:

• Mastcam-Z, un sistema de cámaras capaces de realizar acercamiento (zoom) y tomar imágenes panorámicas o espectroscópicas. Investigador principal: Jim Bell, Universidad del Estado de Arizona.
• SuperCam, un instrumento que puede detectar compuestos orgánicos presentes en rocas y regolito, a través de la mineralogía y análisis de composición química. Investigador principal: Roger Wiens, Laboratorio Nacional Los Álamos, Nuevo México.
• Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry – PIXL (“Instrumento Planetario para Litio-química en rayos X”), diseñado para buscar elementos en la superficie marciana. Investigadora principal: Abigail Allwood, Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL por su sigla en inglés), Pasadena, California.
• Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics and Chemicals – SHERLOC (“Escaneo de Ambientes Habitables con Raman y Luminiscencia para compuestos Orgánicos y Químicos”), el cual examinará el espectro de muestras superficiales para conocer su composición, y posiblemente para encontrar compuestos orgánicos. Investigador principal: Luther Beegle, JPL.
• Mars Oxygen ISRU Experiment – MOXIE (“Experimento ISRU de Oxígeno en Marte”), un dispositivo que intentará producir oxígeno a partir de la atmósfera de Marte, la cual está compuesta por dióxido de carbono. Investigador principal: Michael Hecht, Instituto Tecnológico de Massachusetts, Cambridge, Massachusetts.
• Mars Environmental Dynamics Analyzer – MEDA (“Analizador de Dinámica Ambiental Marciana”), una especie de estación meteorológica que proveerá información acerca de las condiciones alrededor del rover, tales como temperatura, humedad, tamaño y forma del polvo, y velocidad y dirección del viento. Investigador principal: José Rodríguez-Manfredi, Centro de Astrobiología, Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, España.
• Radar Imager for Mars’ Subsurface Exploration – RIMFAX (“Sensor de Imágenes por Radar para la Exploración del Subsuelo Marciano”), el que utilizará un radar para explorar bajo tierra y conocer la geología de la zona. Investigador principal: Svein-Erik Hamran, Instituto Forsvarets Forskning, Noruega.

Aun cuando varios de estos instrumentos resultan ser nuevas tecnologías, Mastcam-Z nació de una tecnología ya probada en Marte. Antepasados de este instrumento viajaron en el Curiosity, al igual que en los rovers Spirit y Opportunity, los cuales aterrizaron en el planeta rojo en el año 2004. Opportunity aún se encuentra recorriendo la superficie marciana y tomando fotografías con ese instrumento, mientras que Spirit terminó sus transmisiones en el 2010.

Instrumentos de la misión Mars 2020. Crédito: NASA.

Con el par de cámaras de Curiosity resulta bastante difícil obtener imágenes estéreo, comentó Bell. Para lograrlo, los investigadores tienen que combinar nueve imágenes de una cámara de gran angular, con una sola imagen de una cámara de menor ángulo y mayor resolución. “Es un gran volumen de datos y no hay mucho ancho de banda en Marte”.

El nuevo sistema Mastcam es capaz de realizar acercamientos (o zoom), con lo que los investigadores pueden hacer coincidir la distancia focal entre las cámaras y así crear las imágenes estéreo. La tarea es importante no sólo para el desplazamiento de los rovers, sino que también para guiarlos en sus labores científicas.

Las fotografías son una herramienta importante para las relaciones públicas, pero para los científicos, éstas establecen relaciones entre afloramientos rocosos y dunas, proveen una vista de las capas de las rocas, y guían a los investigadores para saber en dónde explorar a continuación.

“No puedes registrarlo todo, toma semanas realizar esas actividades, así que tienes que ir descartando lugares con ayuda de las cámaras. Su resolución y capacidad para registrar colores ayuda a identificar los mejores sitios posibles”, destacó Bell.

¿Pruebas de vida?

El instrumento de Luther Beegle, “SHERLOC”, se encuentra funcionando más o menos desde 1998, y fue financiado recientemente con los fondos otorgados al investigador principal adjunto, Rohit Bhartia, por el Programa de Ciencia y Tecnología de la Astrobiología para el Desarrollo Instrumental. Esta vez, los investigadores se aseguraron de diseñar la propuesta de manera que cumpliera los requerimientos del Mars 2020, recibiendo así la aprobación para llevar a cabo el proyecto.

El instrumento se enfoca automáticamente en una imagen y luego, con ayuda de un haz de láser, escanea un área de 7×7 milímetros. Entonces lleva a cabo una espectroscopia de fluorescencia para identificar compuestos orgánicos, y una espectroscopia Raman para observar la vibración de moléculas individuales.

Todas las moléculas orgánicas se encienden de maneras distintas, y allí es donde entra en juego la búsqueda de compuestos orgánicos. Si los investigadores logran detectar alguna señal de éstos, se estaría dando el primer paso para hallar evidencia de vida actual en Marte (los compuestos orgánicos pueden ser producidos tanto por procesos biológicos como por no biológicos, por lo que no serían una prueba definitiva de existencia de vida).

Beegle enfatizó que incluso si se trata de organismos vivientes, el láser no les hará ningún daño.

“Con tan baja energía no provocamos ningún trastorno en las moléculas orgánicas. El número de fotones que usamos es realmente pequeño”.

Antes de realizar los escaneos, Beegle comentó que será necesario utilizar un instrumento para remover polvo de la superficie. Las moléculas orgánicas no pueden sobrevivir óptimamente bajo las condiciones medioambientales de la superficie marciana, pero podrían adherirse a capas más profundas. El instrumento también está diseñado para mirar dentro de perforaciones hechas por el rover.

Si se encuentra material orgánico, una clave para confirmar la habitabilidad será verificar dónde se encuentra localizada. Por ejemplo, si sigue un patrón geológico individual, como una vena, el hecho podría fortalecer el caso de la vida. Pero esto dependerá de lo que digan los instrumentos y del ambiente que esté escaneando el rover.

Creando oxígeno

El instrumento de Michael Hecht es algo totalmente nuevo para Marte, pero una tecnología similar fue desarrollada por el Centro Espacial Johnson para una misión pasada que nunca se llevó a cabo. MOXIE ha estado funcionando desde los 90, cuando la NASA estaba buscando una aproximación a Marte “mejor, más rápida y más barata” por medio de misiones pequeñas.

Un acierto notable de este procedimiento fue el Mars Pathfinder, aunque también hubo errores. Una nave, denominada Mars Polar Lander (MPL), jamás llegó a la superficie.

En esa época, se estaba desarrollando una nave hermana del MPL para el 2001. Para esa misión, Hecht se encontraba trabajando en MECA, un instrumento destinado a estudiar peligros relativos al polvo a los que pudieran enfrentarse futuros astronautas, pero la NASA canceló la misión por miedo a que terminara igual que el MPL. Se planificaron otras misiones para los años 2003 y 2005, pero finalmente fueron reemplazadas por los rovers Spirit y Opportunity.

Ilustración artística del instrumento (MOXIE). Crédito: NASA.

“Como científicos directamente involucrados en el Programa Mars Surveyor, estábamos decepcionados, pero como exploradores de Marte nos sentíamos emocionados por lo intrépidas que eran las misiones de reemplazo”, recuerda Hecht.

MOXIE se basa en su instrumento predecesor, llamado MIPP, pero es más eficiente luego de 20 años de desarrollo, aseguró Hecht. Propone crear 20 gramos de oxígeno por hora en Marte, con un 99,6% de pureza, para operar durante un equivalente de 50 días o soles marcianos.

Tal instrumento podría fortalecer, eventualmente, la búsqueda de habitabilidad ya que facilitaría la investigación en el planeta rojo hecha por los humanos mismos.

Un gran obstáculo para llevar personas a Marte es asegurarse de que tengan suficiente oxígeno y combustible para regresar. Si MOXIE generara oxígeno a largo plazo exitosamente, estaríamos más cerca de la creación de colonias marcianas en las próximas décadas.

Fuente: Astrobiology Magazine