Una reseña del proyecto Ríos de Vida en la American Geophysical Union

 

Andamos a mitad de camino con el proyecto Ríos de Vida. Aunque por el estallido de la sexta oleada de la covid-19 no pudimos salir a muestrear la zona que tenemos asignadas al paso del Genil por Cenes de la Vega, sí que hemos realizado el resto de las actividades bajo la dirección de Pablo Jaímez. Y ahora que está remitiendo esta oleada, ya tenemos autorizada la salida al río para el próximo viernes 11 de marzo. Afortunadamente vamos a tener la oportunidad de estudiar nuestro tramo del río in situ y poner en práctica todas las técnicas que en su día no pudimos hacer.

Se trata de un proyecto muy motivador en el que todos los que participamos estamos disfrutando y aprendiendo a la vez. Y en este camino, hoy hemos conocido algo de lo que sentirnos muy orgullosos. Y es que se ha hecho eco del mismo la American Geophysical Union en la nota cuyo enlace adjunto, en la que se dan a conocer las líneas generales del proyecto y que os invito a visitar. Toda una satisfacción vernos en esos foros, tanto para los que participamos en esta maravillosa iniciativa como para nuestro instituto. Desde aquí nuestro agradecimiento a quienes lo han hecho posible.

La reseña se puede consultar en el siguiente enlace: https://americangeophysicalunion.tumblr.com/post/676994527175770112/rios-de-vida-high-school-students-assess-mountain

Mars in our lab: ¿Por qué es tan importante estudiar el polvo de Marte?

Este jueves hemos recibido la visita de la doctora Olga Muñoz, la directora del Laboratorio de Polvo Cósmico (CoDuLab, por las iniciales en inglés), perteneciente al Instituto de Astrofísica de Andalucía. A modo de introducción nos ha presentado a los departamentos que componen el IAA y a continuación nos ha hablado de uno de los proyectos en los que participa: ROADMAP. Es este un proyecto que persigue evaluar el impacto del polvo en la evolución de la atmósfera y del clima de Marte. Este enfoque es el que hace esta charla especialmente interesante para nuestro proyecto, Mars in our lab.

Destacó que Marte y la Tierra son planetas bastante parecidos, con un periodo de rotación similar, con estaciones aunque con distinta duración del año, con un pasado parecido en el que ambos hubo agua líquida aunque con una evolución posterior muy diferente. Y esa presencia de agua lleva a plantearse sobre un posible origen de la vida también en Marte.

Seguidamente nos comentó la importancia del polvo en los modelos atmosféricos, con ejemplos como la calima que se forma con el polvo que llega desde el desierto o el que arrojan los volcanes, citando ejemplos de erupciones que afectaron al tráfico aéreo o qe incluso llegaron a cambiar el clima a nivel planetario en los meses posteriores.

La superficie de Marte está cubierta de polvo fino, y cada cierto tiempo se producen tormentas locales que pueden llegar a ser globales, impidiendo incluso la observación de los accidentes de Marte. Se han observado cambios en la temperatura de la atmósfera relacionados con estas tormentas y, lo que desde un punto astrobiológico es quizá más importante, con consecuencias que pudieran contribuir a la pérdida del agua que hubo y queda en Marte.

Conocer cómo tienen lugar estos procesos requiere estudiar cómo interaccionan la luz y la radiación con las partículas del polvo. Y eso se hace en el laboratorio mediante simulaciones en las que láseres de distintas longitudes de onda cuya luz está polarizada atraviesan nubes de polvo creadas por el instrumento a la vez que otros sensores miden la luz que dispersan las partículas. En el resultado influyen factores como la intensidad de la luz, su frecuencia, la geometría de las partículas, etc. 

Y en relación a Marte, estas simulaciones se han hecho con polvo de los análogos de suelo marciano cuya composición hemos estudiado en sesiones anteriores de nuestro proyecto.

 

Tras la charla se pasó al turno de preguntas, con intervenciones muy interesantes por parte del alumnado asistente. Rosalía preguntó por el color de los atardeceres marcianos y la diferencia en cuanto al color del cielo con los de nuestro planeta. Olga los relacionó con la composición de la atmósfera en ambos planetas y nos invitó a comprobar cómo la luz de amaneceres y atardeceres es polarizada, algo que hemos constatado. 

 

Como hemos podido ver, el estudio del polvo cósmico es fundamental para explicar qué ha podido pasar con la atmósfera marciana y con el agua del planeta rojo. Serán temas en los que sin duda merece la pena profundizar en el desarrollo de nuestro proyecto. Nuestro agradecimiento a Olga Muñoz por darnos a conocer estas nuevas perspectivas de la investigación sobre el planeta rojo.

Y ahora nos toca a nosotros. Es momento de que dejemos constancia de nuestras impresiones sobre la charla de Olga y de que pensemos en posibles experimentos que pudiéramos plantear sobre el polvo cósmico con nuestros análogos de suelo marciano.

Análisis de los análogos de suelo marciano, por Iván Molina Morillo

En la entrada anterior planteábamos un análisis de los análogos de suelo marciano, incluidas nuestras muestras NZV y RZV. El objetivo era valorar en qué medida nuestros materiales se parecían a las muestras analizadas en la superficie de Marte o en meteoritos marcianos y a otros simuladores de suelo marciano elaborados por instituciones científicas.

Este es el análisis que nos presenta Iván Molina Morillo y que resume perfectamente lo que habéis ido mostrando en los comentarios de la entrada anterior.

Composición de los análogos de suelo marciano

Esta es la gráfica sobre la composición química de los diferentes análogos de suelo marciano. 

El porcentaje de Na2O es muy parecido en todos los análogos, al igual que el porcentaje de Si2O, P2O5 y K2O. En el óxido de magnesio se puede apreciar que los valores del JSC-Mars-1 y de MMS son más bajos con respecto al de los demás. En cambio, estos dos análogos son los que mayor porcentaje de óxido de aluminio muestran. En cuanto al óxido de calcio, NZV y RZV tienen valores casi idénticos, alrededor del 12%, y los análogos JSC-Mars-1 y MGS 1 tienen valores también muy parecidos, sobre el 5%. Por último, los datos de óxido de titanio son parecidos en los tres primeros análogos, mientras que los otros tres tienen valores más bajos.

A continuación, a partir de los datos obtenidos por los experimentos de fluorescencia de rayos X y utilizando el diagrama TAS, se representan los diferentes análogos comparándolos con rocas encontradas en Marte. 

Diagrama TAS para muestras y análogos de suelo de Marte.

Nuestros análogos NZV y RZV pertenecen a rocas del tipo tefritas y basanitas, parecidas a las encontradas en Spirit-MER-A. Tanto la tefrita como la basanita son rocas ígneas volcánicas ricas en calcio.
Sin embargo, el resto de análogos, a excepción de la perlita, son rocas basálticas. Que son unas roca ígneas extrusivas de color oscuro, de composición máfica, ricas en silicatos de magnesio y hierro y en sílice. Este tipo de rocas corresponden con las encontradas en meteoritos y en Spirit- MER- A.
Esta es la gráfica de la composición elemental de muestras de suelo marciano analizadas in situ en distintas localizaciones. Si la comparamos con el gráfico de los distintos análogos que se han utilizado, podemos ver que ambos son muy parecidos. Pero el análogo que probablemente se parezca más es el MGS 1, ya que todos los valores son muy parecidos. 
Nuestros análogos NZV y RZV son muy parecidos en la composición de ciertos materiales, como el óxido de magnesio, el óxido de sodio y en sílice. Pero hay otros datos que varían, como el óxido de aluminio o el óxido de calcio.
Pero después de comparar todos los datos, NZV y RZV se asemejan a las diferentes rocas marcianas que se han estudiado. Como hemos comprobado, la escoria volcánica es una roca volcánica vesicular, en su mayoría de composición basáltica o andesítica. Es fácil de conseguir en las tiendas ya que se utiliza en jardinería. Por lo tanto, este material podría ser seleccionado como un buen candidato para preparar nuestro análogo de suelo marciano.

Mars in our lab: trabajando con análogos planetarios

La investigación de Marte se puede llevar a cabo de distintas formas; bien in situ, como hacen los rovers que hay en la superficie de Marte o a través de simulaciones que se hacen en nuestro planeta. En los estudios de astrobiología es muy importante conocer las características del suelo del cuerpo planetario que se quiere estudiar. A diferencia de la Luna, en el caso de Marte, aún no se han podido traer de vuelta a la Tierra materiales del planeta, por lo que es necesario recurrir a los análogos planetarios.

La elaboración de un análogo de suelo marciano requiere conocer qué materiales forman la superficie de Marte, principalmente rocas ígneas. A nivel global, se han diferenciado dos grandes zonas, las denominadas de tipo 1 y las de tipo 2. En las primeras predominan materiales de composición basáltica y ocupan las tierras altas del hemisferio sur. Las segundas, identificadas como andesitas o andesitas basálticas están formadas por rocas con mayor contenido de sílice y de vidrio volcánico; se encontraban en las tierras bajas del hemisferio norte.

Basándose en lo anterior y en los análisis llevados a cabo in situ por los rovers se han preparado diversos análogos de suelo marciano. El primer análogo que se preparó fue el denominado JSC Mars-1 y procedía directamente de cenizas volcánicas de un cono volcánico de Hawaii. Otro fue el MMS (Mars Mojave Simulant), preparado a partir de basalto extraído de la región occidental del desierto de Mojave. Estos anteriores tienen en común que se prepararon directamente a partir de materiales presentes en yacimientos volcánicos. Otros, reconstituidos a partir de los minerales que los componen y material vítreo son el MGS-1 (Mars Global Simulant 1), MGS-RN (Mars Global Simulant RockNest) o el Y-Mars (Yellowknife Mars). El primero se modeló sobre la base del material eólico analizado por Curiosity en el depósito eólico de Rocknest, en el cráter Gale y se trata de uno de los suelos marcianos mejor caracterizados gracias a la difracción de rayos X. El segundo, similar, tomó como base el MMS. El tercero se elaboró a partir de los minerales identificados en las lutitas (un tipo de rocas sedimentarias) de la formación Shepbed, una estructura sedimentaria estudiada por Curiosity en el fondo del mismo cráter, cuyo análisis sugería la existencia de un lago hace unos 4000 m.a.

En nuestro laboratorio hemos preparado con un objetivo principalmente educativo un análogo a partir de escorias volcánicas utilizadas para jardinería. En el material que adquirimos diferenciamos dos tipos de fragmentos piroclásticos: unos de color rojizo que denominamos RZV y otros de color negro, los NZV. Fueron sometidos en el Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra a fluorescencia y a difracción de rayos X, las mismas técnicas empleadas por los rovers en Marte, y de esta manera obtuvimos información acerca de la composición química de los mismos y los minerales que las componen.

Materiales para la elaboración de nuestros análogos de suelo marciano.

 El objetivo de esta actividad del proyecto es averiguar cuánto se parecen nuestras muestras a los materiales presentes en la superficie de Marte y a los análogos de suelo marciano a los que hemos hecho referencia antes. Para ello, nos centraremos en los datos que aporta la fluorescendia de rayos X y analizaremos los datos que ofrece la tabla siguiente en la que se muestra la composición de los compuestos más abundantes en esas muestras.

Composición de los distintos análogos de suelo marciano.

Respecto a los datos anteriores, es de especial interés el conocimiento de los porcentajes totales de sílice (SiO2) y de compuestos alcalinos (Na2O y K2O, óxidos de sodio y de potasio respectivamente). Con ellos se elaboran los diagramas TAS (álcalis totales frente a sílice) en los que en abscisas se representa el porcentaje de sílice mientras en ordenadas el porcentaje total de elementos alcalinos antes mencionados. La cantidad relativa de estos compuestos juega un papel importante para determinar la mineralogía de la roca y es útil en rocas volcánicas o en aquellas otras con una proporción importante de vidrio volcánico. El gráfico siguiente muestra las rocas identificadas en Marte mediante este procedimiento.

 

Diagrama TAS para materiales analizados en la superficie y en meteoritos provenientes de Marte.

Para valorar en cuánto se parecen los análogos de suelo marciano al regolito analizado en Marte procederemos de dos formas. En primer lugar compararemos de manera gráfica la composición química es los primeros con los datos que se conocen de diversos lugares de Marte. Para ello representaremos gráficamente los datos de la tabla anterior y contrastaremos con los datos de la tabla siguiente de materiales estudiados en diversos puntos de la superficie de Marte.

Composición de los materiales analizados en distintas localizaciones de Marte. *El porcentaje de SiO2 se representa dividido entre diez.

 

 

Los resultados de nuestras muestras y de los análogos se suelo marciano se exponen en el gráfico siguiente:

Composición química de distintos análogos de suelo marciano y de nuestras muestras NZV y RZV. *El porcentaje de SiO2 se representa dividido entre diez.

En segundo lugar, sobre el gráfico TAS anterior, representaremos los porcentajes de sílice frente a óxidos alcalinos tanto de nuestras muestras NZV y RZV como de los otros análogos y valoraremos el tipo de roca que representa su composición y su parecido con los materiales marcianos. En este mismo gráfico, incluiremos los valores de un material volcánico que también hemos utilizado en proyectos anteriores sobre cultivos en suelo marciano. Se trata de la perlita, un tipo de roca volcánica que cuando se somente a altas temperaturas se expande danto un material inerte; presenta un porcentaje de sílice SiO2=72,5%, y de compuestos alcalinos de Na2O=3,6% y K2O =4,2%.

Composición química de distintos análogos de suelo marciano y de nuestras muestras NZV y RZV elaborado por Almudena Urbano Azpeitia. El porcentaje de SiO2 se representa a su escala normal.

El guión completo de la actividad junto a la tabla de datos y el gráfico se pueden descargar desde la plataforma Moodle de la asignatura.

Para más información sobre nuestro análogo de suelo marciano: https://ucc.eez.csic.es/wp-content/uploads/2019/09/HSSASRvolume8.pdf#page=7