El orbitador ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) detectó por primera vez cloruro de hidrógeno (HCl) en la atmósfera de Marte en 2021. Este gas suele escapar de los conductos magmáticos en la Tierra, una circunstancia que llevó a los investigadores a preguntarse si podría tener un origen similar en el planeta rojo y proceder de un volcán.
Un nuevo estudio publicado en la revista científica Science Advances, en el que participa el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), aporta indicios que apuntan en esa dirección. El equipo ha identificado detecciones de cloruro de hidrógeno concentradas en las proximidades de Alba Mons, una de las mayores regiones volcánicas de Marte, y ha encontrado una posible relación con fracturas de la superficie. Los resultados plantean que el gas podría proceder de magma caliente situado bajo el terreno.
“Aunque Marte tiene una extensa historia volcánica, todavía no sabemos si esa actividad continúa en la actualidad. Las detecciones de cloruro de hidrógeno en la región de Alba Mons nos ofrecen una nueva vía para investigar esta cuestión”, afirma Juan Alday, investigador del IAA-CSIC que forma parte del estudio.
Un gas que aparece en una región volcánica de Marte
Tras la primera detección de cloruro de hidrógeno, los investigadores estudiaron cómo cambiaba su presencia en la atmósfera marciana a lo largo de las estaciones. Las concentraciones alcanzan sus valores más elevados durante el invierno del hemisferio norte y después disminuyen hasta casi desaparecer en verano. Esta variación parece estar relacionada, en gran medida, con los ciclos del polvo y del agua en Marte.
Sin embargo, las observaciones revelaron un comportamiento anómalo. A comienzos del verano del hemisferio norte, cuando la atmósfera contiene poco polvo y el cloruro de hidrógeno apenas suele detectarse, el gas apareció exclusivamente sobre una misma región próxima a Alba Mons.
La repetición de estas detecciones en el mismo lugar y durante la misma época del año llevó al equipo a investigar si podían estar relacionadas con alguna estructura geológica de la superficie.
Fracturas que podrían comunicar la superficie con el subsuelo
Para estudiar esta posibilidad, los investigadores combinaron los datos atmosféricos del instrumento ACS, instalado a bordo del TGO, con las imágenes de la cámara CaSSIS del mismo orbitador. El análisis permitió identificar estrechas fracturas en las laderas de Alba Mons, algunas de ellas de cientos de metros de longitud y asociadas a cambios de color en el terreno.
El equipo plantea que estas grietas podrían funcionar como vías de escape para gases procedentes del subsuelo. Una de las hipótesis es que tengan un origen magmático y que los gases asciendan a través de antiguos conductos volcánicos hasta alcanzar la superficie.
La aparición estacional del cloruro de hidrógeno en esta región también podría estar relacionada con la presencia de hielo en las fracturas. Durante el invierno marciano, las temperaturas pueden descender hasta los -120 °C, lo que favorecería la acumulación de hielo y dificultaría la salida de los gases.
Con la llegada de temperaturas más cálidas, la sublimación del hielo —el paso directo del estado sólido al gaseoso— podría facilitar de nuevo la liberación de estos compuestos a la atmósfera.
Los cambios de color observados alrededor de las fracturas también podrían deberse a depósitos dejados por los gases que escapan del subsuelo, de forma similar a lo que sucede en los entornos de algunas fumarolas terrestres.
A partir de estos indicios, los investigadores proponen que el cloruro de hidrógeno podría ascender por fracturas conectadas con un sistema magmático profundo. Este escenario sería compatible con la existencia de un vulcanismo latente en Marte, aunque todavía no demuestra que haya actividad volcánica en curso.
El IAA-CSIC estudiará otros gases para comprobar la hipótesis
La participación del Instituto de Astrofísica de Andalucía en el trabajo se ha centrado en el análisis de los espectros obtenidos por el instrumento ACS. En particular, el equipo ha contribuido a identificar el cloruro de hidrógeno en la atmósfera marciana mediante el estudio de observaciones de ocultación solar.
Esta técnica permite reconocer los gases presentes en la atmósfera a partir de las señales de absorción que dejan en la luz del Sol cuando atraviesa las distintas capas atmosféricas de Marte.
“Utilizamos estas observaciones tanto para monitorizar gases conocidos y estudiar su variación como para buscar especies que todavía no se han detectado. Nuestra participación se enmarca en esa labor sostenida de análisis y explotación científica de los datos de la misión”, detalla Juan Alday, investigador del IAA-CSIC y miembro del equipo científico.
Esta labor continuará con nuevas campañas de observación desde la Tierra, cuyo diseño está liderando el IAA-CSIC. Estas mediciones permitirán complementar los datos obtenidos por el orbitador y ampliar la información disponible sobre la composición de la atmósfera marciana.
La investigación se enmarca también en el reciente nombramiento de Juan Alday como científico interdisciplinar de la misión ExoMars Trace Gas Orbiter por parte de la Agencia Espacial Europea (ESA). Entre sus responsabilidades figura coordinar observaciones con telescopios terrestres para obtener una visión más completa de los gases presentes en la atmósfera de Marte.
“En el caso de esta investigación, estamos trabajando en el diseño de observaciones para buscar otros gases que podrían acompañar al HCl en el escenario propuesto, en particular gases de azufre como el dióxido de azufre”, señala Alday. Este compuesto puede emitirse en las fumarolas volcánicas terrestres, aunque su detección resulta difícil con el TGO.
“Estas observaciones podrían aportar información adicional sobre la composición de la atmósfera en esta región y ayudarnos a comprender mejor los procesos responsables de la presencia y desaparición del HCl observado”, concluye el investigador del IAA-CSIC.
La búsqueda de dióxido de azufre y otros gases podría aportar nuevas pistas para determinar si las señales detectadas sobre Alba Mons proceden de procesos volcánicos profundos y esclarecer si Marte conserva alguna forma de actividad geológica interna.
