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18 de octubre de 2017
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¿Cómo ves?
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La odisea de un robot curioso
Fotos e imágenes: NASA

La odisea de un robot curioso

Ángela Posada-Swafford

En Marte están las claves para explicar mucho de la historia de la Tierra y encontrarlas es uno de los objetivos de la misión Curiosity, que ya ha hecho importantes descubrimientos. Tal vez también logre explicar por qué un mundo que una vez fue tan semejante al nuestro es ahora un desierto.

Esta es la historia de dos planetas hermanos. Nacidos hace 4 500 millones de años, fueron criados en el mismo vecindario, bañados por la misma luz, en aparente igualdad de condiciones. Sin embargo uno murió y el otro vivió. Uno perdió casi toda su atmósfera, el otro pudo retenerla. Uno dejó de latir en tanto el otro pulsa con vigor. Uno se tornó rojo y el otro azul.

Marte es nuestra única familia. Quizá algún día encontremos a otros parientes; pero hasta ahora la búsqueda de planetas fuera del Sistema Solar indica que los primos más cercanos podrían estar a unos cuantos billones de kilómetros de la Tierra. Pero Marte es como nuestro hermano malogrado. Volvemos a él una y otra vez, casi con remordimiento. Y siempre con las mismas preguntas: ¿Por qué aquí y no allá? ¿Por qué nosotros y no ellos?

En algún momento de su existencia Marte tuvo mares, ríos, lagos, nubes, lluvia, nieve, glaciares, costas y canales. Pero todo eso desapareció. Su núcleo de níquel y hierro es como una batería apagada. Por haber fallado, la atmósfera se congeló y cayó al suelo. El dióxido de carbono se sublimó y formó una nueva y delgadísima atmósfera, mientras que el oxígeno se pegó a las rocas, tornándolas rojas. El agua se solidificó bajo la tierra en forma de permafrost, y en otros lugares se filtró kilómetros hacia el subsuelo y llegó a formar mares subterráneos cuya suerte se desconoce. Sólo los dos polos, cubiertos de hielos de agua y dióxido de carbono, muestran otro color diferente del rojo.

Desde hace seis décadas hemos interrogado con nuestros instrumentos a esta fraternal bola de roca oxidada donde no hay prácticamente oxígeno, ni capa de ozono, ni campo magnético; donde la temperatura mínima es de -90ºC y la presión atmosférica no pasa de los 10 milibares (al nivel del mar en la Tierra hay 1 013). Un lugar donde el viento adquiere velocidades de 200 kilómetros por hora transportando tormentas de polvo y arena que pueden durar meses; donde un adulto pesaría lo mismo que una maleta y sobre cuya superficie las cosas están expuestas a 15 000 milirems de radiación al año, cuando en la Tierra son en promedio 230 milirrems.

Podrá tener defectos, pero Marte también tiene virtudes. El planeta posee agua, Sol, carbono y nitrógeno. Y la NASA lo acaba de confirmar oficialmente: tiene los elementos químicos y los recursos energéticos para afirmar que bien pudo haber albergado vida microbiana. Lo cierto es que Marte, incluso muerto, puede contestar preguntas acerca de la vida. Y ésta es la promesa que mueve las ruedas del Programa de Marte en la agencia espacial estadounidense.

Criatura curiosa

El Curiosity es el más reciente de los seis robots que han explorado la disecada superficie marciana. Su construcción tomó 10 años y costó 2 500 millones de dólares. Verlo a pocos días de su lanzamiento, entre las luces anaranjadas del clean room o cuarto esterilizado de Astrotech, en las afueras del Centro Espacial Kennedy en Florida, fue como decirle adiós a un amigo cuya vida uno ha seguido desde el día en que nació, cuando su futuro apenas si estaba esbozado en planos de ingeniería.

Comparado con sus anteriores primos exploradores de la superficie marciana, este robot es grande, del tamaño de un automóvil sedán. Está equipado con espectrómetros y un cromatógrafo de gases. Tiene un detector de radiación, un cristalógrafo de rayos X y una estación meteorológica. Posee varias cámaras de fotos y video. Sus ruedas, ligeras como plumas, son independientes una de la otra, como las patas de un escarabajo, y al avanzar dejan en clave morse un camino con las letras "JPL" (·--- ·--· ·-··) en honor a su alma máter, el legendario Jet Propulsion Laboratory en California.

Pero lo mejor de todo es el rayo láser. Como salido del filme Star Wars en una escena del desierto de Tatooine, el Curiosity tiene el poder de vaporizar una roca e identificar sus minerales a partir del espectro de luz que éstos emiten. Puede también perforar el suelo y describir sus componentes químicos. He aquí un robot geólogo, químico, fotógrafo y explorador. Pronto tendrá que ser alpinista también. Es imposible no pensar en el magnífico aparato como en una persona. Para sus diseñadores es como un hijo al que vieron partir con los ojos húmedos en esta aventura sin retorno (ver ¿Cómo ves? Núm. 166). Ahora que está en Marte, pareciera que el Curiosity es un vehículo todoterreno con seis científicos apiñados en su interior. "Es como estar allá", me dijo Scott Maxwell, hasta hace poco uno de los "choferes" del Curiosity. Las salidas de campo comienzan al amanecer. "Todas las noches apagamos su motor para que pueda recargar baterías con su generador nuclear". Antes de irse a dormir, el robot envía sus coordenadas a la Tierra, junto con fotos y videos ocasionales.

Mientras el Curiosity duerme, los ingenieros en el JPL, que viven no en días terrestres sino en "soles" marcianos, programan las actividades del día siguiente utilizando un software en 3D. Una vez autorizado, el programa es enviado a Marte y el ciclo comienza de nuevo. Es un proceso lento. Cada movimiento es calibrado y revisado por decenas de científicos. Mover al robot 10 centímetros para dispararle a una roca puede tomar tres días de analizar fotos tomadas por el aparato desde todos los ángulos posibles. Es también un proceso agotador: un día en Marte se denomina "sol" y tiene 24 horas y 39 minutos; los ingenieros que trabajan en la misión le añaden 40 minutos a cada día, un extraño ciclo que ocasiona trastornos en el biorritmo de cualquiera.

Camino difícil

Cada 26 meses se abre una ventana en la mecánica orbital del Sistema Solar para ir de la Tierra a Marte siguiendo una trayectoria eficiente que consuma poca energía. Desde 1960, la humanidad ha lanzado un total de 43 misiones al planeta rojo, de las cuales 22 han sido fracasos, la mayoría de Rusia. Por eso se habla de "la maldición rusa de Marte" (curiosamente, el programa ruso de orbitadores a Venus ha sido muy exitoso). Estados Unidos ha logrado poner seis robots en la superficie marciana; todos han cumplido su misión a cabalidad y algunos incluso han operado años más allá de lo previsto.

No es fácil ir a Marte: los fracasos incluyeron sondas que no entraron en órbita terrestre, explotaron, se quedaron sin combustible, fallaron en medio del camino, dejaron de transmitir, se perdieron en el espacio, pasaron de largo o se estrellaron al llegar.

En total, Estados Unidos ha lanzado 21 misiones, Rusia 18, Japón una y la Agencia Espacial Europea tres. La tasa de éxito de las misiones marcianas es de 47%.

Breve cronología de la exploración marciana:

1960- Marsnik-1, Rusia. No llegó a ponerse en órbita terrestre.

1962- Sputnik 22, Rusia. Se desintegró en órbita.

1964- Mariner 4, Estados Unidos. Primera misión exitosa a Marte. Tomó la primera fotografía en primer plano.

1969- Mariner 6, Estados Unidos. Tomó 75 imágenes.

1971- Mars 3, Rusia. Primera misión rusa exitosa.
          Mariner 9, Estados Unidos. Primera misión en orbitar Marte. Generó 7 329 imágenes.

1975- Viking 1, Estados Unidos. Primer "amartizaje", en Chryse Planitia. Primera foto a colores desde la superficie marciana.

1992- Mars Observer, Estados Unidos. Se perdió en el espacio.

1996- Mars Global Surveyor, Estados Unidos. Hizo un mapa de la topografía marciana y determinó su campo gravitatorio. El instrumento Mars Orbiter Laser Altimeter           (MOLA) estudió los procesos geológicos del planeta, su estructura y evolución.
          Mars 96, Rusia. La segunda etapa del cohete lanzador falló en órbita.
          Pathfinder, Estados Unidos. Primer vehículo explorador de la superficie marciana.

1998- Mars Climate Orbiter, Estados Unidos. Se estrelló al amartizar.

2001- Mars Odyssey, Estados Unidos. Primeras imágenes en alta resolución.

2003- Beagle 2 Lander, Agencia Espacial Europea (ESA). Se estrelló contra la superficie.
          Spirit y Opportunity, Estados Unidos. Vehículos gemelos de exploración planetaria. Spirit funcionó seis años más allá de su plan de misión y recorrió cinco                   kilómetros más de lo previsto. Envió un último mensaje el 22 de marzo de 2010. Técnica y científicamente es una de las misiones interplanetarias de más éxito           en la historia espacial.

2005- Mars Reconnaisance Orbiter, Estados Unidos. Envió 26 terabits de datos científicos.

2007- Phoenix, Estados Unidos. Primer amartizaje exitoso en las regiones polares. El laboratorio estático excavó unos centímetros de suelo y verificó la presencia de hielo de agua en la superficie.

2011- Fobos-Grunt, Rusia. Recolección de muestras de la luna Fobos (regresará a la Tierra en 2014).
          Yinghuo-1, China-Rusia. Orbitador de apoyo a la misión Fobos-Grunt. Mars Science Laboratory y vehículo explorador Curiosity, Estados Unidos.

2013- Mayo Opportunity cumplió 3 400 días sobre la superficie marciana, habiendo recorrido 35.7 kilómetros.
          Diciembre 7 Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission (MAVEN), Estados Unidos. Explorará la atmósfera superior del planeta.

2020-... Mars Sample Return, NASA y ESA. Traerá muestras del suelo marciano.

Ambiente habitable

La parsimonia ha valido la pena. La ciencia que el Curiosity está enviando a la Tierra es de primera calidad, no obstante que el robot se mueve a una velocidad de 3.98 centímetros por segundo (0.14 kilómetros por hora) y en el pasado julio su odómetro marcaba apenas 950 metros. De hecho, la misión ya cumplió su objetivo principal: hallar ambientes habitables, es decir, aptos para la vida microbiana. Un ambiente habitable es uno que tiene o tuvo agua, una fuente de energía para permitir el metabolismo y una fuente de carbono para habilitar la vida basada en el carbono.

Desde hace años sabemos que hubo agua en Marte en cantidades industriales, y que aún hay un poco en forma de hielo en los polos. Pero una cosa es verlo desde arriba y otra, muy distinta, constatarlo sobre el terreno.

Ahora, además, el laboratorio de química y espectrometría del robot identificó en una muestra de roca pulverizada algunos de los ingredientes claves para la vida: azufre, nitrógeno, hidrógeno, oxígeno, fósforo y carbono, entre otros. "La variedad de elementos químicos sugiere la existencia de parejas, como sulfatos y sulfuros, que indicarían una posible fuente de energía para los microorganismos", dice Paul Mahaffy, investigador principal del instrumento SAM (siglas en inglés de Análisis de Muestras en Marte). "Sí: el Marte antiguo, hace miles de millones de años, pudo haber sido apto para microbios vivientes".

Sin embargo, un objetivo que el Curiosity no tiene es buscar vida existente. El robot no cuenta con instrumentos que puedan detectar antiguos microfósiles ni señales de metabolismo, y eso ha sido fuente de controversia entre la comunidad científica que estudia Marte. "La razón es que durante los últimos cinco años las posibilidades de hallar vida existente en Marte han ido bajando", me dice el geólogo británico Sanjeev Gupta, quien en su posición como experto en sistemas terrestres, tiene un punto de vista único dentro del equipo de la misión Curiosity. "Los astrónomos pensaban que había lagos enormes debajo de las rocas, pero los radares no han logrado hallarlos. Así pues, la NASA ha querido ser más conservadora. Si anunciaban que iban a ir a otro planeta a buscar seres vivos, en el actual clima fiscal la misión ya habría sido un fracaso. Pero bajo los objetivos estipulados, ha sido todo lo contrario".

De hecho, nadie en el equipo del Curiosity anticipaba la asombrosa cantidad de información que el robot ha estado enviando. Horas después de aterrizar en la planicie Aeolis Palus del cráter Gale, no había comenzado a moverse aún y ya tenía abrumados a los analistas en la Tierra con datos sobre miles de disparos láser de prueba en una sola roca. Los científicos se dieron cuenta entonces de que tardarían años en absorber todo lo que el robot les estaba enseñando.

Detectives de la química

Necesitamos saber lo que sucedió en Marte porque esa historia nos explicará el pasado de nuestra propia Tierra y posiblemente cómo se originó la vida. La arena rojiza de Marte está llena de hierro, como la terrestre. Pero en algún momento el planeta se quedó sin aire. ¿Lo habrá golpeado un asteroide, abriendo un agujero en su atmósfera? ¿O será más bien que el planeta rojo es demasiado pequeño para aferrarse a su aire? ¿Qué sucedió en su campo magnético para exponer su superficie a los vientos solares? ¿Cómo es que un mundo que una vez fue tan semejante al nuestro es ahora un desierto?

Dicen que las comparaciones son odiosas, pero en este caso, comparar Marte con la Tierra es la única forma de resolver el enigma. Ése es el trabajo detectivesco del director científico de la misión Curiosity, John Grotzinger, un lacónico experto en geobiología y química de 55 años que ha hurgado en rocas de los puntos más desolados de la Tierra. Uno es el Valle de la Muerte, en California, donde es posible ver las capas de roca que forman la transición entre los periodos Precámbrico y Cámbrico, ocurrida hace 600 millones de años. Esos sedimentos llenos de conchas marinas marcan el momento en que la atmósfera terrestre finalmente se saturó con el oxígeno necesario para sostener formas de vida complejas. Pero remontarse más atrás, al eón arcaico hace 3 500 millones de años para entender la atmósfera de la Tierra primitiva, es una labor ardua. No sólo porque esas rocas sólo afloran en un puñado de lugares, sino porque los más antiguos fósiles que puedan contener se cuentan con los dedos (la materia orgánica se erosiona con asombrosa facilidad).

Entre más se estudia esa atmósfera, más controversia hay en los círculos de la ciencia planetaria. Para algunos, estaba compuesta de nitrógeno, dióxido de carbono y otros gases inertes, sin oxígeno libre. Pero otros expertos han presentado evidencia de una atmósfera rica en oxígeno desde comienzos del eón arcaico.

Lo que sí se sabe es que el oxígeno en cantidades importantes sólo apareció después de la evolución de las formas de vida fotosintéticas: todas estas algas producían oxígeno como desecho. Al principio, el oxígeno se combinaba con otros elementos de la corteza terrestre, especialmente el hierro. Pero cuando se acabaron las superficies oxidables, ese gas ya no tuvo a dónde ir y se comenzó a acumular en la atmósfera. Este cambio radical de una atmósfera inerte a una oxidante causó una crisis ecológica paradójicamente llamada la "catástrofe del oxígeno".

Ahora bien, si en la Tierra llegar a esta conclusión ha supuesto todo un reto físico e intelectual, imaginemos lo que implica tratar de entender lo que sucedió en ese mismo periodo, en otro planeta, con la única ayuda de un robot. Eso es precisamente lo que el Curiosity está haciendo. Primero encontró señales de calcio, elemento asociado con agua. Luego, en un parche de suelo llamado Yellowknife Bay en honor a un lugar de Canadá que alberga las rocas más antiguas que se conocen, el suelo ocre se tornó gris, con rocas cubiertas de vetas claras. Cuando el robot las pulverizó, lo blanco resultó ser yeso, un mineral que se forma en presencia de agua. Pocos días después no había duda: el Curiosity estaba parado sobre el lecho de un lago de 3 500 millones de años de antigüedad.

Grotzinger piensa que ese lago estuvo lleno de agua dulce, alimentado por un sistema de quebradas que fluían desde el borde del cráter Gale. Las rocas de Yellowknife Bay no están oxidadas o saladas en extremo y tienen un pH neutro; es decir, ni son ácidas ni son alcalinas. Esa agua, opina Grotzinger, habría sido perfectamente potable para un astronauta perdido por esas latitudes.

Cuando el Curiosity perforó aquel suelo y calentó la muestra de arcilla y barro en su laboratorio de a bordo, encontró los elementos que componen a los seres vivos. También halló la presencia de sulfatos y sulfuros, que muchos microbios terrestres usan como fuente de energía, y que pueden compararse con los compuestos con carga positiva y negativa de una pila: juntos pueden precipitar el comienzo de algo vivo.

Instrumentos mejorados

En 1976 aterrizaron en Marte los dos laboratorios fijos Viking 1 y Viking 2. Estos aparatos llevaban instrumentos para recoger muestras de suelo marciano y aplicarles diversas pruebas para buscar rastros de vida microscópica. Algunas pruebas dieron resultados ambiguos, pero el espectrómetro de masas, que analiza la composición de un material volatilizado, fue contundente: en las muestras no había ni rastro de sustancias orgánicas complejas. Se concluyó que en Marte ni hay vida actualmente ni puede haberla.

En octubre de 2006 un equipo de investigadores de México, España, Francia y Estados Unidos impugnó este resultado. El equipo, dirigido por Rafael Navarro González, del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM, y Christopher McKay, de la NASA, se apoyó en varias investigaciones realizadas principalmente por Navarro y McKay. Años antes, estos investigadores habían buscado lugares de la Tierra que fueran parecidos a Marte en tipo de suelo (ver ¿Cómo ves? Núm. 121). Los encontraron en la Antártida, el Desierto de Atacama en Chile, el Sahara, el Desierto Mojave, en California, y la región del Río Tinto, España. Esas muestras de suelos análogos a los suelos marcianos, escriben en un artículo de 2003, "podrían proporcionar un valioso campo de pruebas para los instrumentos y experimentos que se diseñarán para las futuras misiones a Marte".

Luego los investigadores aplicaron a estas muestras el mismo tratamiento que dieron los Viking a las muestras marcianas. No detectaron compuestos orgánicos pese a que las muestras los contenían en cantidades importantes. Concluyeron que "el experimento de análisis orgánico de los laboratorios Viking no dio una respuesta concluyente al asunto de la existencia de compuestos orgánicos en la superficie del planeta Marte". Navarro, McKay y sus colaboradores terminan su artículo con una recomendación: "Sugerimos que en el diseño de los instrumentos de detección de sustancias orgánicas para futuras misiones a Marte se incluyan otros métodos capaces de detectar vida pasada o presente".

Si bien buscar vida no es uno de los objetivos del Curiosity, gracias a esa recomendación está mucho mejor equipado que sus predecesores. De hecho, en marzo pasado identificó en una roca varios elementos químicos que son esenciales para la vida, entre ellos el carbono.

–Sergio de Régules

Montaña misteriosa

Pero la aventura del descubrimiento geológico apenas comienza. En medio del cráter Gale está el monte Sharp, que tiene 5.5 kilómetros de altura. Y es como un diccionario de códigos de la geología marciana. Las imágenes del satélite Mars Reconnaissance Orbiter ya han mostrado que esa montaña tiene ciertos estratos de gran interés: cerca del fondo hay una capa de hematita roja cristalina, unos 50 metros más arriba hay una de arcilla y después una veta de sulfatos. Los tres minerales están fuertemente asociados con el agua. La idea, al menos al principio de la expedición, era que la base de la montaña había estado en el agua. Y que el Curiosity, al ascender, podría leer la historia ambiental del planeta como un libro abierto.

No obstante, nuevos estudios también muestran que las capas se abren como abanicos en lugar de estar ordenadas una encima de otra como en una lasaña. "Esos sedimentos indican que la protuberancia podría haber sido formada mayormente por vientos y no por cieno depositado en el agua", dice Kevin Lewis, de la Universidad de Princeton, autor del estudio. "Lo cual no excluye la posibilidad de lagos alrededor de la montaña, sólo demuestra una alternativa a la formación del monte Sharp". De todas formas, el Curiosity tendrá que explorar la elevación, y nadie duda que los descubrimientos serán importantes.

Para Grotzinger, sin embargo, la parte más interesante de la montaña sigue estando a poco más de 700 metros de altura, donde hay una capa de roca más café que rojiza. Como sea que se haya formado el monte Sharp, el científico espera que el Curiosity pueda ver el momento de la transición entre el antes y después de la denominada Gran Sequía, esos años terribles en que el agua desapareció bajo la superficie, o se concentró en los polos, o escapó al espacio, sellando el destino del planeta hermano.

La Tierra y Marte podrán ser distintos a primera vista. Uno está lleno de agua y vegetación y animales y gente. El otro tiene sus huesos expuestos al espacio, sin agua que lo arrope ni vida que pulse en su superficie. Pero hay lugares donde los dos son virtualmente idénticos. Es allí donde reside la posibilidad de "terraformar" Marte, volverlo algún día verde y azul como la Tierra.

Ángela Posada-Swafford lleva 25 años escribiendo temas de ciencia y exploración: es corresponsal en Estados Unidos de la revista Muy Interesante y ha publicado artículos en Astronomy, WIRED, New Scientist y National Geographic. Es autora de la colección juvenil de novelas "Los Aventureros de la Ciencia". Colabora ocasionalmente con Discovery Channel y la National Public Radio.

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