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Actividad eléctrica producida en las tormentas de polvo de Marte ayuda a formar las enormes cantidades de perclorato que se encuentran en los suelos del planeta.

No es un rayo, sino otra forma de descarga electrostática la que determina la clave en la distribución de dicha sustancia química reactiva en todo el planeta, explica Alian Wang, profesor de investigación en el Departamento de Tierra y Ciencias Planetarias en Artes y Ciencias, autor de una nueva investigación sobre este proceso.

“Encontramos un nuevo mecanismo que puede ser estimulado por un tipo de evento atmosférico que es exclusivo de Marte y que ocurre con frecuencia, dura mucho tiempo y cubre grandes áreas del planeta, es decir, tormentas de polvo y diablos de polvo”, dijo Wang. “Explica la concentración única y alta de una sustancia química importante en los suelos marcianos y eso es muy importante en la búsqueda de vida en Marte”.

El nuevo trabajo es un estudio experimental que simula las condiciones de Marte en una cámara de laboratorio en la Tierra.

Cuando el Phoenix Mars Lander de la NASA llegó al planeta en busca de entornos adecuados para la vida microbiana, los investigadores se sorprendieron al encontrar altas concentraciones de percloratos en el suelo, que van del 0,5 al 1,0 por ciento.

Un malentendido llevó a algunas personas a creer que los percloratos matarían a todos los microbios marcianos. En realidad, algunos microbios pueden usar percloratos como fuente de energía, aunque los percloratos son tóxicos para los humanos.

El ion perclorato, hecho de un átomo de cloro y cuatro átomos de oxígeno, es estable, pero el clorato, una sustancia química relacionada con solo tres átomos de oxígeno, es un oxidante fuerte, como lo demuestra Kaushik Mitra, un estudiante graduado de la Universidad de Washington en ciencias de la tierra y el planeta.

La nueva investigación de Wang muestra que el clorato es el primer y principal producto en la ruta de las transiciones de fase del cloruro al perclorato durante la química del plasma redox multifase, el nuevo mecanismo descrito en la revista Earth and Planetary Science Letters.

En la Tierra, los percloratos naturales se forman por reacciones fotoquímicas alimentadas por la luz solar. Son raros, pero existen: los percloratos obtenidos de esta manera se han encontrado en los suelos de regiones hiperáridas de la Tierra, como el desierto de Atacama en Chile, los valles secos de la Antártida o la cuenca de Qaidam en la meseta del Tíbet, por ejemplo. Pero Marte tiene aproximadamente 10 millones de veces más percloratos en su suelo de lo que se podría predecir a través de este tipo de fotoquímica solo.

Los investigadores diseñaron dos series de experimentos utilizando un simulador denominado Cámara de análisis y entorno planetario (PEACh), creando una atmósfera similar a la de Marte con condiciones similares de presión y temperatura.

En la atmósfera de baja densidad similar a la de Marte, que tiene menos del uno por ciento de la presión atmosférica de la Tierra, es menos probable que las partículas cargadas se acumulen a una distancia para formar el espectacular arco de rayos. En cambio, los eventos de viento que transportan arena y polvo son más propensos a desarrollar campos eléctricos cercanos a la superficie que dan como resultado la Descarga oscura de Townsend, un efecto que no es visible, o una descarga de brillo normal, que aparece como un brillo tenue.

“Si se toma una foto en la noche sin luz solar, la descarga normal del resplandor debería verse en forma de luz débil y puede durar más que un rayo”, dijo Alian Wang. “En realidad, le sugerí a un científico atmosférico que está trabajando en el rover Curiosity que diseñe una secuencia de fotos por la noche para atrapar a los demonios del polvo”.

En la cámara de Marte en el laboratorio, el equipo de investigación observó la generación instantánea de radicales libres, moléculas con electrones no reactivos altamente reactivos, en la descarga normal de luz, detectada por espectroscopia de emisión de plasma in situ. También midieron la transición de cloruro a clorato, y luego a perclorato a través de la interacción con los radicales libres, utilizando la espectroscopia láser Raman.

Wang y su equipo confían en que sus resultados pueden ampliarse a las condiciones generales de Marte y pueden ayudar a los investigadores a comprender las grandes concentraciones de estos químicos en los suelos marcianos.

Lo que es más, sugiere Wang, los cloratos producidos en grandes cantidades durante los eventos de polvo podrían actuar como eliminadores, reaccionar con otros químicos de la superficie de tal manera que “limpien” las biofirmas de los microbios activos, enmascarando o borrando la evidencia de vida en Marte.

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