Madrid. En un Marte frío y antiguo corrían ríos y un lago como el mar Mediterráneo, el cual crecía bajo gruesos techos de hielo, según un estudio publicado en el Journal of Geophysical Research: Planets.

El artículo, dirigido por Peter Buhler, investigador del Planetary Science Institute, describe cómo hace 3 mil 600 millones de años el dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera de ese planeta se congeló y se depositó sobre una capa helada de agua en los polos, aislando el calor y aumentando la presión sobre el hielo. Esto provocó que aproximadamente la mitad del inventario total de agua se derritiera y fluyera por la superficie marciana sin necesidad de calentamiento climático.

El trabajo anterior de Buhler se había centrado en modelar el ciclo moderno del dióxido de carbono en Marte. Recientemente, amplió su prototipo para investigar el intercambio de ese gas con el regolito marciano, o arena y rocas. Así, encapsula el ciclo completo del dióxido de carbono desde el regolito, a la atmósfera, a los casquetes polares congelados.

Para el estudio, aplicó el modelo a una era crucial en la historia del planeta rojo. “Este diseño describe los orígenes de las principales características del paisaje marciano –como el lago y los valles más grandes, así como el sistema de eskers más grande (restos de ríos que alguna vez fluyeron bajo una capa de hielo)– de manera autoconsistente”, explicó en un comunicado. Sólo se basa en un proceso que ya vemos hoy, que es simplemente el dióxido de carbono que se desprende de la atmósfera.

Los científicos saben desde la década de los 70 que gran parte de ese gas hoy está ligado al regolito en capas de una sola molécula de espesor alrededor de cada grano.

Por eso, cuando Buhler incorporó el regolito a su prototipo, descubrió que la atmósfera está principalmente presente en el viaje. Actúa como conducto para la acción real, que es el intercambio entre el regolito y la capa de hielo del Polo Sur, incluso hoy.

Influencia de la inclinación

El ciclo está controlado por el grado de inclinación rotacional del planeta, que cambia lentamente de lado cada 100 mil años marcianos. Cuando gira casi en línea recta hacia arriba y hacia abajo, los polos no reciben mucha luz solar directa, mientras el sol calienta el ecuador. En estas condiciones, el dióxido de carbono escapa del regolito hacia la atmósfera. Cuando llega a los polos gélidos, se deposita sobre la capa de hielo de agua.

Al contrario, cuando Marte está inclinado drásticamente, el sol calienta fácilmente los polos. Como resultado, el hielo del gas se sublima (o directamente se transforma de hielo sólido a gas) en la atmósfera, donde el regolito más frío puede absorberlo de nuevo como una esponja, dijo Buhler.

Este modelo funciona bien para el planeta actual, por lo que el investigador quería probar cómo sería en una época en que había una atmósfera de dióxido de carbono mucho más espesa, hace unos 3 mil 600 millones de años. Los científicos creen que en ese momento la atmósfera empezó a colapsar y a funcionar el ciclo actual del gas que describió Buhler. También hay pruebas de que esta era coincide con el origen de muchas redes de valles fluviales, pero los especialistas aún no se ponen de acuerdo sobre las condiciones climáticas que explicarían su formación.

En el modelo de Buhler, una capa de dióxido de carbono de 0.6 kilómetros de espesor se deposita sobre una de hielo de agua de cuatro kilómetros de espesor, aproximadamente tan gruesa como la que existe en el Polo Sur en la actualidad. El hielo del gas actúa como poderoso aislante, atrapando el calor que irradia el interior caliente del planeta que se encuentra debajo. También añade peso y presión sobre la capa de hielo de agua.

En conjunto, estas condiciones derriten enormes cantidades de agua de la base de la capa de hielo. El agua derretida luego satura la corteza marciana hasta los lados de la capa de hielo. Allí, el agua subterránea intenta escapar, pero en cambio se congela como permafrost.