Hace ya casi 10 años que se publicó un importante descubrimiento: la detección de perclorato en el suelo de Marte por el laboratorio portátil del Phoenix Mars Lander de la NASA. El último descubrimiento relacionado, con gran impacto en los medios, fué la detección de posible agua líquida en Marte por el radar de la nave Mars Express. Ambos están directamente relacionados, ya que la presencia de gran cantidad de perclorato explica la presencia de agua líquida (que estaría probablemente en forma de una capa de lodos o salmuera bajo hielo). Pero, ¿qué es el perclorato y que implicaciones tiene? ¿por qué en Marte la salmuera está formada por sales de perclorato y no por sal común (cloruro)?

El suelo de Marte analizado por el Phoenix lander. Se ven las huellas de la pala robótica para la toma de muestra del suelo. La parte oscura en el círculo del sitio “Sorceress” es hielo de agua.

¿Qué es el perclorato?

La fórmula del perclorato es ClO4-, y es el máximo grado posible de oxidación del cloro. Si hacemos una escala de poder oxidante, iría así:

cloruro (sal común y la forma más abundante del elemento cloro en la Tierra) < cloro elemento (gas) < hipoclorito (lejía normal de la que se usa en casa) < clorito < clorato (componente en pólvoras para pirotecnia) < perclorato.

El perclorato es un oxidante muy fuerte. En las condiciones de temperatura de nuestro planeta, el perclorato es una sustancia peligrosa, que, mezclada con materia orgánica u otros materiales reductores, puede explotar fácilmente. Por ejemplo, una mezcla de perclorato y polvo de aluminio es la base de un tipo de  propelente para cohetes y es un potente explosivo. En 1988, una planta de fabricación de perclorato en Nevada estalló a consecuencia de un fuego accidental que se extendió al stock de perclorato. La explosión de un stock de 4000 libras de la mezcla de perclorato fué comparable a una explosión nuclear de 1 kilotón y destruyó todo en un radio de 3 millas.

Hongo de la explosión de perclorato de Pepcon, en 1988.
Estado de la fábrica de Pepcon tras la explosión (ignoro la fuente de la imagen).

El perclorato, por tanto, es inestable. Se transforma en otros productos al reaccionar con la materia orgánica o cualquier producto susceptible de oxidación, aunque si está seco y aislado y no se calienta, puede conservarse indefinidamente. El perclorato es tóxico e irritante. En especial, produce un fallo en la glándula tiroides, al impedir la entrada de yodo.

Aspecto de los cristales de perclorato amónico puro, obtenidos por cristalización lenta de una solución de perclorato sódico a la que he ido ido añadiendo cloruro amónico y dejando evaporar. El perclorato amónico, menos soluble, cristaliza formando bonitos cristales ortorrómbicos de la misma clase que el mineral estaurolita.
Cristales de cloruro sódico, la forma de cloro más abundante en el planeta Tierra.

Pero lo que nos interesa ahora es una interesante propiedad de las sales de perclorato: son muy solubles en agua y forman una mezcla eutéctica, que, en términos sencillos, es una mezcla que se mantiene líquida a temperaturas más bajas que cualquiera de sus componentes por separado. Por ejemplo, el perclorato de magnesio, una de las sales abundantes en Marte, forma una mezcla con agua que contiene aproximadamente un 40% de perclorato y que se mantiene líquida a temperaturas inferiores a -70ºC. Además, los percloratos son higroscópicos (con g), es decir, tienden espontáneamente a absorber agua.

¿que ocurre con el perclorato en Marte?

A diferencia de la Tierra, donde el cloro se encuentra casi en su totalidad en forma de cloruro (como la sal que usamos en la cocina, cloruro sódico), en Marte el cloro se encuentra prácticamente en forma de perclorato de magnesio, sodio y calcio, al menos en la superficie. Todo éste perclorato controla el agua de Marte, ya que tiende a absorberla y, en ocasiones, puede formar mezclas líquidas o salmueras de perclorato, que se mantienen líquidas a las bajas temperaturas del planeta y pueden llegar a fluir ocasionalmente.

Formas de erosión en Marte provocadas por flujos ocasionales de salmueras de perclorato (Credito: NASA-JPL).

¿que consecuencias tiene para la potencial vida en Marte?

La presencia de agua líquida en Marte está condicionada por las altas concentraciones de perclorato presentes. El perclorato es un oxidante muy fuerte. Aunque a baja temperatura es compatible con la materia orgánica y, en pequeña concentración, el perclorato puede ser usado como “sustituto” del oxígeno en la respiración bacteriana, a las concentraciones en las que se encuentra en el suelo de marte, el perclorato no es compatible con la vida tal como la conocemos. El perclorato es un potente precipitante de proteínas (yo lo he usado, de hecho, para la desproteinización de muestras en análisis de metabolitos) y desnaturaliza el ARN, por lo que, con las aguas muy ricas en perclorato como las que se forman en Marte, no puede sostenerse la vida. Lo más importante es que la abundancia de perclorato evidencia la existencia de potentes procesos de oxidación,  incompatibles con la vida. Así que, en mi opinión, la superficie de Marte está totalmente muerta. Es estéril. Y, contrariamente a la opinión de muchos periódicos, no, que haya agua líquida no implica que haya vida, más bien al contrario: un agua líquida marciana cargada de perclorato se cargaría cualquier vida tal como la conocemos (no podemos descartar que existan vidas exóticas con procesos bioquímicos alternativos que funcionen a muy baja temperatura y usen oxidantes como el perclorato para respirar). La presencia de perclorato incrementa el poder biocida de los rayos ultravioletasPor ello, la suma de perclorato+luz solar es letal. La luz ultravioleta transforma el perclorato en lejía (hipoclorito) entre otras cosas, por lo que, incluso considerando vidas “alternativas”, es cuestionable la compatibilidad a medio y largo plazo con la materia orgánica.

En general, la presencia de abundante perclorato en Marte, convierte a la superficie del planeta en totalmente inhabitable, por lo que no tiene sentido buscar “vida” tal como la conocemos en ella. Otra cosa son las evidencias moleculares de vida antigua que hayan podido preservarse o la existencia de algun ecosistema microbiológico en el subsuelo, donde no llegue el agua cargada de perclorato.

En una potencial misión tripulada a Marte, los astronautas deben lidiar con el perclorato del suelo. Pero no es todo malo: el perclorato es una fuente potencial de oxígeno gaseoso, por lo que se podría crear una pequeña planta de producción de oxígeno a base de procesar el perclorato concentrado en alguno de los “lagos” ricos en perclorato, que así se convierten en una fuente de agua para beber y de oxígeno.

Una propuesta para la minería de perclorato en Marte y su uso para producir agua, oxígeno y suelo limpio para cultivar, ideada por un grupo de chavales de un instituto en Estados Unidos (https://experiment.com/projects/pear-perchlorate-extraction-and-reduction)

¿hay perclorato en la Tierra? ¿cómo se forma el perclorato?

Si, puede encontrarse perclorato natural en la Tierra, en algunas zonas extremadamente áridas. En los depósitos de nitratos de Chile, el desierto de Atacama, en el Valle de la Muerte en USA pueden encontrarse pequeñas cantidades de perclorato, junto con nitratos. En las condiciones de la Tierra, el perclorato no se puede acumular como en Marte, por eso sólo se encuentra en lugares muy secos y con relativamente poca materia orgánica.

El modelo más interesante para explicar el origen del perclorato, tanto en la Tierra como en Marte, y que encaja bien con la formación de perclorato en los dos planetas, es el de Catling y cols, de 2010, en el que proponen que el perclorato se origina por fotoquímica atmosférica. 

Modelo de Catling y colaboradores para el origen del perclorato.

La clave para la formación de perclorato es la irradiación con rayos ultravioletas de cloruros que ascienden, en forma de partículas, polvo o ácido clorhídrico formado en volcanes, a la alta atmósfera. Allí los rayos ultravioletas, el oxígeno y el ozono convierten los cloruros en perclorato, que se deposita en partículas de polvo. Esto explicaría la abundancia de perclorato en Atacama y en Marte, donde las condiciones de sequedad y alta radiación ultravioleta impulsan el proceso.

Cristales de perclorato amónico. El perclorato nunca se ha descrito como mineral en la Tierra, debido a las dificultades para que forme cristales, por su solubilidad en agua. Estos cristales atrapan mucha agua en su interior y se redisuelven fácilmente dejándolos al aire, donde van absorbiendo agua lentamente. Este proceso es esencial en el ciclo del agua en Marte.

Espero que ésta pequeña discusión haya servido para aclarar un poco las ideas acerca del agua en Marte y su relación con la vida.

 

 

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