Hemos soñado con enviar humanos a otro planeta durante décadas, y con el reciente aumento del interés en la exploración de Marte, parece que algún día podría ser una realidad.
Pero hay mucho trabajo por hacer antes de que estemos listos para que una persona ponga un pie en el planeta rojo.
Contenido
- Encontrar agua en Marte
- X marca el lugar
- Una nueva herramienta para detectar hielo
- Acceder al agua una vez que la encontramos
- rocas al horno
- Hacer que el agua sea segura
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De todos los recursos que necesitarán los visitantes de Marte, uno de los más importantes es el agua, no solo para beber, sino también para fabricar propulsores de cohetes y otras sustancias como el oxígeno. Y si estamos con la esperanza de establecer la agricultura allí, necesitaremos mucha agua para que los cultivos sigan creciendo.
Pero la superficie de Marte parece un desierto seco e inhóspito. Hoy, Marte no tiene lagos, ni ríos, ni precipitaciones.
Entonces, ¿de dónde obtendremos nuestra agua? Hablamos con tres expertos para averiguarlo.
Este artículo es parte de Vida en Marte – una serie de 10 partes que explora la ciencia y la tecnología de vanguardia que permitirán a los humanos ocupar Marte
Encontrar agua en Marte
Aunque estamos a muchos años de establecer una base completamente operativa en Marte, las agencias espaciales como la NASA ya están pensando en el tema del agua. Traer agua desde la Tierra no es práctico: es demasiado pesado para transportar toda el agua necesaria para una misión en un cohete. Entonces, el plan es recolectar agua del entorno de Marte, y para hacerlo necesitamos saber dónde se encuentra el agua.
La buena noticia es que hay mucha agua en forma de hielo en la superficie de Marte, incluido el hielo que cubre los polos y en enormes cráteres. La mala noticia es que una misión a estas regiones heladas presenta sus propios problemas, como la cantidad de energía que se necesitaría para mantener calientes tanto a los humanos como a las máquinas en temperaturas tan bajas como -240 °F. Es por eso que el enfoque de la mayoría de las misiones a Marte son las regiones de latitudes medias, donde las temperaturas son más suaves.
No hay hielo en la superficie de estas regiones, aunque hay hielo debajo del suelo. Pero a menos que desee enviar un astronauta con una pala para tomar muestras de cada parche de tierra del planeta, necesita una forma de mapear ese hielo subterráneo de manera rápida y eficiente.
X marca el lugar
En eso están trabajando Gareth Morgan y Than Putzig del Instituto de Ciencias Planetarias como parte del proyecto Subsurface Water Ice Mapping (SWIM). Ellos y sus colegas han combinado 20 años de datos de cinco instrumentos orbitales diferentes de Marte para mapear dónde es más probable que se encuentre el hielo debajo de la superficie. Por sí solo, cada conjunto de datos, como las lecturas de radar o las indicaciones de hidrógeno, solo puede decirle mucho sobre si el hielo está en una ubicación particular, pero en combinación, pueden indicar cuáles serían las ubicaciones principales para encontrar hielo. ser.
El objetivo de su trabajo es ayudar a la NASA a seleccionar futuros sitios de aterrizaje para misiones tripuladas para que los astronautas puedan acceder hielo subterráneo, al tiempo que permite la mayor libertad posible para seleccionar una exploración científicamente interesante área.
“La tecnología y la ingeniería definirán cómo poner humanos en Marte”, dijo Morgan, “y tendrán sus propias limitaciones sobre dónde puede suceder eso. También quieren que la comunidad científica encuentre los lugares científicamente más viables, interesantes y fascinantes para aterrizar. Entonces, nuestro trabajo es unir ambos mundos al brindarles a ambos equipos una comprensión amplia de dónde están los recursos”.
Este mapa puede mostrar dónde es probable que se encuentre hielo, pero solo si ese hielo está a menos de cinco metros bajo tierra. También es difícil ser preciso sobre la profundidad exacta del hielo en un área determinada porque los métodos de detección utilizados solo pueden proporcionar estimaciones aproximadas del contenido de hielo allí.
Y hay una gran diferencia práctica en lo difícil que es acceder al hielo que está a unos centímetros por debajo de la superficie frente al hielo que está debajo de metros de roca densa.
Una nueva herramienta para detectar hielo
Para determinar qué tan profundo es el hielo en Marte, necesitaremos nuevos esfuerzos como el Misión Mars Ice Mapper: Una nave espacial en la que la NASA y otras agencias espaciales internacionales están trabajando juntas y que orbitar Marte y usar dos tipos de metodologías de radar para detectar qué tan profundo se encuentra el hielo debajo de la superficie.
“La idea central es tener un radar de mayor frecuencia y mayor resolución”, explicó Putzig. La misión Ice Mapper aún se encuentra en su etapa conceptual, y él y Morgan no están directamente involucrados en ella. Pero han escuchado sobre los conceptos de la misión de otros científicos y compartieron algunos detalles sobre cómo funcionará.
El primer método de radar que usará el mapeador se llama imágenes de radar de apertura sintética. Esto implica un radar apuntando en ángulo a la superficie, lo que "te da una idea de la amplia distribución del hielo poco profundo", dijo Putzig. “Puedes mapear eso en una región grande relativamente rápido con ese método”.
El segundo método es el sondeo de radar, donde el radar apunta directamente hacia abajo para que rebote en la parte superior de la capa de hielo. Esto te dice qué tan profunda es la capa de hielo. Cuando combina los dos, "obtiene una vista de mapa y una vista transversal", dijo.
Y entonces sabes dónde cavar.
Acceder al agua una vez que la encontramos
Localizar hielo es solo el primer paso para recolectar agua. Para pasar de bloques de hielo sólido bajo tierra a agua limpia y segura para beber y otros fines, necesitaremos encontrar una manera de extraer y procesar el hielo.
Si sabe a qué profundidad se encuentra el hielo y cree que hay una cantidad considerable de hielo para acceder, puede profundizar para llegar a él. El problema, como explicó Sydney Do, líder del Proyecto de Mapeo de Agua de Marte en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, es que necesita saber qué tipo de roca va a perforar para que pueda traer la herramienta adecuada para el trabajo.
Actualmente, nuestra comprensión de la composición de la superficie y el subsuelo de Marte es limitada, lo que ha causado problemas en misiones a Marte como InSight, donde la sonda de calor del módulo de aterrizaje no podía meterse debajo de la superficie porque el suelo tenía niveles de fricción ligeramente diferentes de lo que se esperaba. Por lo tanto, necesitaremos más información sobre la composición de las rocas en un área en particular antes de que podamos diseñar un taladro para hacer un túnel en ella.
Una vez que haya perforado un agujero hasta el hielo, puede usar un sistema llamado pozo Rodríguez, actualmente en uso en la Tierra en lugares como Antártida, para acceder al agua. Esencialmente, sumerge una barra calentada en el orificio perforado, lo que derrite el hielo y crea un pozo de agua líquida que luego puede bombear a la superficie. Esto requiere el suministro de energía en forma de calor, pero es una forma eficiente de acceder a grandes cantidades de agua.
rocas al horno
También existe otra opción para recolectar agua: podríamos extraerla de minerales hidratados, que abundan en muchas áreas de Marte. Hay rocas como el yeso que contienen agua, y si trituras y luego horneas esas rocas, puedes condensar el agua y recogerla.
Pero detectar estos minerales no es fácil. Para identificar estos minerales hidratados desde la órbita, los investigadores utilizan una técnica llamada espectroscopia de reflectancia. Los instrumentos de las naves espaciales alrededor de Marte pueden detectar la luz solar a medida que se refleja en la superficie, creando lo que se denomina espectros. Ciertas sustancias químicas absorben algunas longitudes de onda de la luz reflejada, lo que permite a los científicos inferir de qué están hechas las rocas que se encuentran debajo. Pero esta señal es solo el promedio del área que se está observando, y puede haber múltiples sustancias químicas que absorban las mismas longitudes de onda. Entonces, descifrar las diferentes señales puede ser un desafío.
“La forma en que me gusta explicarlo es: tienes un pastel que has recibido”, dijo Do. “Tienes que intentarlo y averigüe de qué ingredientes está hecho y cuánto de cada ingrediente contribuyó a hacer eso pastel. Eso es esencialmente lo que estamos haciendo con estas señales reflectantes: estamos tratando de descomponerlas en sus partes constituyentes para descubrir qué hay allí”.
Hacer que el agua sea segura
De cualquier manera, una vez que haya recolectado agua derritiendo hielo o horneando rocas, debe procesarla. El agua puede estar llena de impurezas dañinas como metales pesados o sales como percloratos, por lo que debe limpiarse y desalinizarse antes de poder usarse. En teoría, sabemos cómo hacer esto al hacer un procesamiento similar al del agua en la Tierra, pero un desafío en Marte es que actualmente no sabemos qué contaminantes esperar.
Como muchos aspectos de la gestión del agua en Marte, el problema no está en el concepto sino en la ejecución. La tecnología para gestionar el agua en la Tierra es bien conocida, pero aún queda mucho por hacer antes de que podamos construir un sistema que funcione en otro planeta.
“Conocemos los principios fundamentales para hacer esto”, dijo Do. “Pero no entendemos completamente las condiciones ambientales en las que tendríamos que operar esta maquinaria”. Todo, desde la delgada atmósfera de Marte hasta su baja gravedad y su abundante polvo podría cambiar la forma en que operan las máquinas. Sin mencionar que un sistema de agua no solo tendría que ser lo suficientemente pequeño y liviano para colocarlo en un cohete, sino que también tendría que ser extremadamente confiable: no hay talleres de reparación en Marte.
Aquí es donde surgirá la próxima frontera de la innovación tecnológica. Tenemos el conocimiento en este momento de cómo construir un sistema para extraer y procesar agua, dijo Do, “pero convertir esos directores en tecnología que funciona de manera confiable en el entorno que esperamos que funcione, eso sigue siendo abierto."
Este artículo es parte de Vida en Marte – una serie de 10 partes que explora la ciencia y la tecnología de vanguardia que permitirán a los humanos ocupar Marte
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