Un rover lleva más de una década midiendo trazas de metano en el fondo de un cráter marciano. Un orbitador con instrumentos entre diez y cien veces más sensibles lleva casi el mismo tiempo buscándolo desde arriba y no lo encuentra. Ambos aparatos funcionan bien y ambos equipos defienden sus datos.
Esa contradicción es probablemente la más incómoda de la exploración marciana actual, porque no se trata de dos interpretaciones distintas de la misma medida sino de dos medidas que, tomadas al pie de la letra, no pueden ser ciertas a la vez. Y el compuesto en discusión es justo el que más atención despierta, porque en la Tierra la mayor parte del metano la producen seres vivos.
Este artículo está organizado como lo que es: una lista de preguntas sin respuesta cerrada, con lo que se sabe de cada una y con el margen de error que corresponde.
Lo esencial de la discrepancia
- En el suelo. Un fondo del orden de media parte por mil millones, con variación estacional y picos ocasionales bastante mayores.
- Desde la órbita. Ninguna detección, con límites superiores por debajo de una centésima de parte por mil millones.
- La diferencia de método. El rover mide a ras de suelo; el orbitador mira a través de la atmósfera y es ciego en los primeros kilómetros.
- La vida química. Siglos por fotoquímica conocida. Si hay metano hoy, algo lo produce hoy.
- Lo que cerraría el asunto. Medir el mismo aire con los dos métodos a la vez, y medir isótopos de carbono con precisión.
¿Qué se ha detectado exactamente en la superficie?
El instrumento del rover que trabaja en el fondo del cráter Gale ha acumulado decenas de medidas a lo largo de más de diez años marcianos parciales. El resultado consistente es un fondo de en torno a cuatro décimas de parte por mil millones en volumen, con una oscilación estacional que aproximadamente lo duplica entre el mínimo y el máximo.
Sobre ese fondo se han registrado episodios puntuales muy superiores. Uno de ellos, en 2013 y 2014, dio valores del orden de siete partes por mil millones durante unas semanas y después desapareció. Otro, en 2019, alcanzó un valor cercano a veintiuna, la cifra más alta medida en el planeta por un instrumento en el suelo.
La variación estacional resulta tan interesante como los picos. Un fondo que sube y baja con las estaciones sugiere un proceso ligado a la temperatura del suelo o a la presión atmosférica, que en Marte cambia mucho a lo largo del año porque una fracción del dióxido de carbono se congela en los casquetes.
Conviene precisar la escala. Una parte por mil millones significa una molécula de metano por cada mil millones de moléculas de aire. En la atmósfera terrestre la concentración es unas cuatro mil veces mayor, y aun así se considera un gas traza.
¿Por qué el metano en Marte se considera una pista y no una prueba?
Porque el metano en Marte tiene una vida química corta en términos geológicos. La radiación ultravioleta lo descompone en un plazo de unos pocos siglos, quizá algo más. Cualquier molécula presente hoy se incorporó a la atmósfera hace muy poco en escala planetaria.
Eso convierte una detección en algo automáticamente actual. No se está midiendo un residuo de hace mil millones de años, sino un proceso en marcha. De ahí el interés.
La parte que impide llamarlo prueba es que hay al menos tres rutas no biológicas conocidas capaces de producirlo. La más citada es la serpentinización: cuando el agua reacciona con minerales ricos en hierro y magnesio, libera hidrógeno, y ese hidrógeno con dióxido de carbono y algo de calor da metano sin intervención de nada vivo.
Existen además fuentes que no producen metano sino que lo liberan: hidratos atrapados en el subsuelo desde hace mucho, o gas retenido en poros y grietas que sale cuando cambia la presión. En esos casos, el metano podría ser antiguo aunque su aparición en la atmósfera sea reciente.
¿Qué mide el instrumento del rover y con qué precisión?
Es un espectrómetro de láser sintonizable. Se introduce una muestra de aire marciano en una célula con espejos en los extremos, se hace pasar un haz láser que rebota decenas de veces para alargar el recorrido óptico y se mide cuánta luz absorbe la muestra en la longitud de onda exacta a la que el metano absorbe.
Con la atmósfera tal cual, la sensibilidad no bastaría. Por eso se usa un modo de enriquecimiento: el aire pasa por una trampa que retiene el dióxido de carbono, que es el noventa y cinco por ciento del total, y lo que queda se concentra en un factor de unas veinticinco veces. Ese truco es lo que lleva el límite de detección por debajo de una décima de parte por mil millones.
El procedimiento incluye medidas en vacío para caracterizar el fondo del propio instrumento, y ese control es lo que permite descartar que la señal sea un artefacto interno. Los equipos han publicado esos blancos junto con los resultados.
La crítica que se ha planteado no cuestiona la medida sino su representatividad. El instrumento mide el aire que hay dentro del rover, tomado en el fondo de un cráter concreto de ciento cincuenta kilómetros, con paredes de kilómetros de altura y una circulación local propia. Extrapolar de ahí a todo el planeta es un salto que nadie ha justificado del todo.
¿Qué ha visto el orbitador europeo desde arriba?
El orbitador dedicado a gases traza lleva dos espectrómetros diseñados específicamente para este problema y opera con una técnica distinta: la ocultación solar. Cuando el Sol se pone o sale visto desde la nave, su luz atraviesa la atmósfera marciana tangencialmente y recorre cientos de kilómetros de aire antes de llegar al detector.
Ese recorrido tan largo multiplica la sensibilidad. Los límites superiores publicados están en el entorno de unas centésimas de parte por mil millones, es decir, entre diez y varias decenas de veces por debajo del fondo que mide el rover. Si ese fondo fuese global, el orbitador debería verlo con holgura.
No lo ve. Y no es que mida menos: no mide nada por encima de su umbral, campaña tras campaña, en todas las latitudes y estaciones observadas. Es una no detección sólida, no un resultado marginal.
Hay un matiz técnico decisivo. La ocultación solar es ciega cerca del suelo, porque el polvo suspendido y la propia curvatura hacen que las medidas fiables empiecen a varios kilómetros de altura. El orbitador de la agencia europea caracteriza muy bien la atmósfera media, y bastante mal la capa inmediatamente pegada al terreno.
¿Cómo pueden ser compatibles una detección y una no detección?
La explicación que más consenso tiene combina esa ceguera con la meteorología marciana, y encaja sorprendentemente bien con los datos.
Durante la noche marciana, la atmósfera junto al suelo se estratifica: el aire frío se queda abajo y no se mezcla con las capas superiores. Si hay una emisión lenta desde el terreno, el gas se acumula en una capa fina de unas decenas o centenares de metros. Es en ese aire nocturno donde el rover ha hecho la mayoría de sus medidas positivas, porque el análisis consume energía y se programa de noche.
Al salir el Sol, el suelo se calienta, la capa límite se hincha hasta varios kilómetros y todo lo que estaba concentrado abajo se diluye en un volumen cientos de veces mayor. La concentración cae por debajo del umbral del orbitador, y además hacia arriba el gas queda expuesto a la oxidación.
El propio equipo del rover puso a prueba esa idea programando medidas diurnas y nocturnas para comparar. Los resultados apuntaron en la dirección esperada: más metano de noche que de día, con el mismo instrumento y el mismo procedimiento.
La hipótesis explica la discrepancia sin necesidad de que nadie se equivoque, pero exige algo adicional: un mecanismo que destruya el metano cerca del suelo mucho más deprisa que la fotoquímica conocida. Sin ese ingrediente, el gas se acumularía año tras año hasta ser visible desde arriba.
¿Y si el propio rover fuera la fuente?
Es una posibilidad que se tomó en serio desde el principio, y no por descortesía hacia el instrumento. Un vehículo lleva materiales orgánicos, lubricantes, sellos y una fuente de calor, y cualquiera de ellos podría desprender trazas.
Las comprobaciones hechas incluyen medidas del aire terrestre atrapado durante la integración, análisis del fondo instrumental y comparación entre medidas tomadas en distintas posiciones y con distintas orientaciones. Ninguna encontró una fuente interna capaz de explicar los valores observados, y menos aún su variación estacional.
Hay una variante más sutil de esta hipótesis que sigue viva. Se ha propuesto que el metano podría quedar atrapado bajo costras salinas del suelo y liberarse cuando algo las rompe, incluido el paso de las ruedas del propio vehículo o los cambios de temperatura y presión que este induce a su alrededor.
Si eso fuera cierto, el rover no fabricaría metano pero sí provocaría su liberación, lo que explicaría la naturaleza episódica de los picos y la ausencia de una señal global. Es una idea comprobable: bastaría con medir en zonas donde no se haya pisado y comparar.
¿Qué mecanismos podrían destruir el metano tan deprisa?
Se han propuesto varios, todos plausibles y ninguno demostrado en condiciones marcianas.
El primero es la química heterogénea sobre los granos de polvo. La superficie de las partículas suspendidas ofrece sitios donde las reacciones ocurren mucho más deprisa que en fase gaseosa, y el polvo marciano contiene óxidos de hierro muy reactivos.
El segundo es la generación de oxidantes por electricidad estática. Los remolinos de polvo y las tormentas separan cargas, y las descargas resultantes pueden producir especies muy oxidantes a partir del propio dióxido de carbono y del vapor de agua.
El tercero implica al cloro. El suelo marciano contiene percloratos en abundancia, y la fotoquímica de compuestos clorados libera átomos de cloro que atacan el metano con eficiencia mucho mayor que los radicales habituales.
Cualquiera de los tres reduciría la vida del metano cerca del suelo de siglos a semanas o meses. El problema es que ninguno se ha medido en Marte: se infieren de la química de laboratorio y de la composición conocida del terreno.
¿De dónde saldría el metano si es real?
Las fuentes candidatas se ordenan por lo exigentes que son con las condiciones del subsuelo.
La primera es la serpentinización activa, que requiere agua líquida en contacto con roca ultramáfica a profundidad suficiente para que no se congele. En Marte eso significa varios kilómetros bajo la superficie, donde el calor interno residual podría mantener salmueras.
La segunda es la liberación de gas antiguo. Metano producido hace miles de millones de años y atrapado en hidratos o en poros sellados podría escapar por fracturas cuando cambian la presión o la temperatura. En este caso el proceso actual sería solo la fuga, no la producción.
La tercera es la aportación externa: el polvo interplanetario y los micrometeoritos traen carbono orgánico que, al degradarse por radiación ultravioleta en la superficie, libera pequeñas cantidades de metano. Los cálculos publicados sitúan esta contribución muy por debajo de lo observado, pero no en cero.
La cuarta es biológica, y aquí conviene ser preciso. Una comunidad microbiana en el subsuelo profundo produciría metano igual que lo hacen los metanógenos terrestres en ambientes sin oxígeno. Es una hipótesis legítima y, con los datos disponibles, ni más ni menos probable que las anteriores. Cualquier afirmación más fuerte que eso va por delante de la evidencia, y ese es el motivo por el que la agencia estadounidense mantiene el asunto en el terreno de la geoquímica y no en el de la astrobiología aplicada.
¿Qué diría la proporción de isótopos de carbono?
Sería el argumento más limpio disponible, y por eso figura en casi todas las propuestas de instrumentos futuros.
El carbono tiene dos isótopos estables, y los procesos biológicos discriminan entre ellos: las enzimas trabajan algo más rápido con el más ligero, así que el metano de origen biológico queda empobrecido en el pesado de forma característica. El metano de origen mineral muestra un empobrecimiento menor y con otro patrón.
La dificultad es de sensibilidad. Medir esa proporción con la precisión necesaria exige mucha más cantidad de gas de la que se puede concentrar a partir de una atmósfera con menos de una parte por mil millones. Los intentos realizados han dado valores con incertidumbres tan grandes que son compatibles con casi cualquier origen.
La solución técnica pasa por instrumentos con células de recorrido óptico mucho mayor y por sistemas de preconcentración más agresivos, capaces de acumular gas durante días antes de medir. Hay diseños propuestos, pero ninguno volando.
Existe un atajo parcial: medir junto al metano otros gases que acompañan a cada tipo de fuente, como el etano o el propano. Las proporciones relativas entre hidrocarburos ligeros también distinguen orígenes, y son algo menos exigentes de medir.
¿Qué haría falta para cerrar la discrepancia?
Cuatro cosas, en orden creciente de dificultad.
La primera es coordinar medidas simultáneas. Que el rover mida el mismo aire y en el mismo momento en que el orbitador pasa por encima del cráter elimina de un golpe la mitad de las explicaciones posibles. Se ha intentado, y la coordinación es más difícil de lo que parece por las restricciones operativas de ambos vehículos.
La segunda es medir el perfil vertical. Un instrumento capaz de determinar la concentración a distintas alturas en los primeros kilómetros resolvería directamente la hipótesis de la capa nocturna. Ningún vehículo actual puede hacerlo desde el suelo, y desde la órbita es el punto ciego del método de ocultación.
La tercera es una red de estaciones. Varios puntos de medida repartidos por el planeta, funcionando durante años, distinguirían una fuente local del cráter de un fenómeno global. Es una vieja aspiración de la geofísica marciana y sigue sin financiación.
La cuarta es medir isótopos con precisión suficiente, que exige un instrumento nuevo y probablemente una misión dedicada. Mientras eso no ocurra, el debate seguirá siendo sobre concentraciones, y las concentraciones no distinguen orígenes.
¿Qué se ha aprendido aunque no se cierre?
Bastante, y conviene decirlo porque una discrepancia sin resolver se lee a veces como un fracaso.
Se ha establecido con seguridad que no existe una emisión global sostenida y grande. Ese resultado negativo del orbitador descarta escenarios que hace veinte años se manejaban con normalidad, incluidas las supuestas plumas de decenas de partes por mil millones que reportaron observaciones desde la Tierra a principios de siglo.
Se ha aprendido que la capa límite marciana es un actor químico, no solo meteorológico, y que ninguna medida de traza a ras de suelo se puede interpretar sin modelar la mezcla vertical. Esa lección se aplica ya a otros compuestos.
Y se ha aprendido a desconfiar de las medidas únicas. Todas las detecciones controvertidas de las dos últimas décadas tienen en común haber sido difíciles de repetir, y el criterio que se ha impuesto es que ninguna traza cuenta hasta que dos instrumentos independientes la vean a la vez. Es el mismo criterio que ordena hoy el trabajo de los vehículos que operan en la superficie y el de las misiones previstas para la exploración a medio plazo del planeta.
Preguntas frecuentes
¿Cuánto metano hay en Marte comparado con la Tierra?
Del orden de cuatro mil veces menos en el mejor de los casos. La atmósfera terrestre ronda las dos partes por millón y la marciana, según el rover, apenas media parte por mil millones. Además, la atmósfera marciana tiene menos de un uno por ciento de la presión terrestre, así que la cantidad absoluta de gas es incomparablemente menor.
¿Por qué no se buscó metano en las misiones de los años setenta?
Los instrumentos de aquellos módulos tenían límites de detección muy por encima de estas concentraciones, del orden de partes por millón. No es que buscaran y no encontraran: no podían ver nada en este rango. La primera afirmación de detección llegó con espectrómetros orbitales y telescopios terrestres ya en este siglo, y fue discutida desde el primer día.
¿El rover con taladro que va a operar en el subsuelo resolverá esto?
No directamente, porque su objetivo son compuestos orgánicos en muestras de roca a dos metros de profundidad y no el metano atmosférico. Lo que sí puede aportar es contexto: si encuentra materia orgánica preservada, cambia la valoración de las hipótesis sobre el origen del carbono en el subsuelo.
¿Puede el viento traer metano desde otra región del planeta?
La circulación marciana es capaz de transportar gases a escala global en cuestión de semanas o meses, así que una fuente lejana no es descartable. El problema es que un transporte así diluiría el gas y produciría una señal global que el orbitador debería detectar, lo que devuelve la discusión al punto de partida.
¿Se ha detectado metano en otros lugares del sistema solar?
Sí, y en cantidades enormemente mayores. Es un componente importante de las atmósferas de los planetas gigantes y forma lagos líquidos en la mayor luna de Saturno. En ninguno de esos casos se atribuye a procesos biológicos: a esas temperaturas y con esa química, el metano es un compuesto perfectamente ordinario.
La forma correcta de leer este asunto no es preguntarse quién tiene razón, porque probablemente la tengan los dos. La pregunta útil es qué proceso desconocido está actuando en el primer kilómetro de atmósfera marciana, y esa pregunta interesa aunque la respuesta acabe siendo mineral y aburrida.