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Homenaje al Prof. Jesús García Iglesias

Metalogenia y Geología Planetaria: Recursos del Espacio Cercano a la Tierra, yacimientos minerales y la búsqueda de vida en Marte

Jesús Martínez Frías1,3*, Rosario Lunar2 y Fernando Rull1,3

1 Centro de Astrobiología CSIC-INTA. Asociado al NASA Astrobiology Institute, Ctra. de Ajalvir, km. 4 28850 Torrejón de Ardoz, Madrid * [email protected]

2 Departamento de Cristalografía y Mineralogía. Facultad de Ciencias Geológicas. Universidad Complutense de Madrid. C/ Jose Antonio Novais,s/n. 28040, Madrid

3 Unidad Asociada CSIC-UVA, Edificio INDITI, Parque Tecnológico de Boecillo, 47152 Boecillo, Valladolid

Introducción

Este artículo consta de dos partes bien diferenciadas, en correspondencia con la doble temática de la conferencia impartida por uno de los autores (JMF) durante el Acto Homenaje al Prof. Jesús García Iglesias. La primera, más científica, se centra en la importancia que está teniendo la Metalogenia en relación con las investigaciones sobre Geología Planetaria que se vienen desarrollando en las misiones de las agencias espaciales, con especial énfasis en los estudios que se realizan en nuestro país. En el ámbito de los denominados Recursos del Espacio Cercano a la Tierra (Near Earth Space), se describen cuáles son los principales modelos relativos a los asteroides y la Luna. En el marco de la exploración geológica y astrobiológica de Marte, se pone de manifiesto cómo determinadas mineralizaciones de nuestro planeta (fundamentalmente evaporíticas, hidrotermales y metanógenas) están sirviendo como modelos (análogos) útiles para la exploración y caracterización de ambientes planetarios y la búsqueda de vida en Marte. Este epígrafe integra una buena parte de las contribuciones sobre dichos temas presentadas en Oviedo en el marco del XII Congreso Internacional de Energía y Recursos Minerales (Martínez Frías et al. 2007), así como en los libros “La profesión de Geólogo” (Barrera, 2009) y “Geomateriales” (Sanfeliu & Jordan, 2009) e incorpora datos actualizados sobre el “estado del arte”, principalmente en España.

La segunda parte de la presente contribución es más científico-literaria y recoge en un Anexo una selección comentada de cinco poemas y fragmentos de poemas de la literatura española, en los que las obras están relacionadas, de acuerdo con distintos criterios con las Ciencias de la Tierra (Martínez Frías 1999 inédito y Martínez Frías y García Orea, 2009), más concretamente con los minerales y sus yacimientos. Esta selección geológico-poética fue explícitamente expuesta, como complemento final de la conferencia, como un tributo especial a la figura del Prof. García Iglesias que engalana toda una vida de trabajo.

De la Astromineralogía y Mineralogía Espacial a la Metalogenia Planetaria

El conocimiento sobre Mineralogía y Yacimientos Minerales es el resultado de un largo proceso que comienza en la Prehistoria y presenta una aceleración notable durante el siglo XX (Lunar, 2006). La Metalogenia puede definirse, de acuerdo con uno de sus múltiples enunciados clásicos (ver, entre otros, Guild, 1971, Guilbert & Park, 1986, Laznicka, 1994, 2006), como “la disciplina de las Ciencias de la Tierra que se encarga de estudiar la génesis y distribución global y regional de los yacimientos minerales, con especial énfasis en sus relaciones, en el espacio y en el tiempo, con

mailto:[email protected]


respecto al marco geodinámico y petrológico en el que se originan”. Si nos centramos en los yacimientos de mares y océanos los principales descubrimientos se sitúan sobre todo en la segunda mitad del siglo y si nos referimos al Espacio, el progreso es mucho mas espectacular, pudiéndose apreciar casi a escala diaria (Lewis et al. 1993, Martínez Frías et al. 1997, Lunar & Martínez Frías 2004, Martínez Frías & Madero, 2005, Martínez Frías 2006, Lunar 2006, FTI, 2004, Lunar y Martínez Frías 2004a,b, Martínez Frías et al. 2004, 2006a,b 2007a,b,c). Con respecto a la Geología Planetaria, aunque no existe una definición concreta y estandarizada de esta disciplina, también denominada Astrogeología, una de las mejores corresponde a la utilizada por la Arizona State University: una institución emblemática y pionera en esta línea de investigación. La Geología Planetaria puede definirse como “el estudio a distintas escalas del origen, evolución y distribución de la materia condensada en el universo en forma de planetas, satélites, cometas, asteroides y partículas de distintas dimensiones y génesis. Esto conlleva la incorporación y estudio pormenorizado de datos procedentes de sondas espaciales, análisis comparados de meteoritos y polvo cósmico, estructuras y eventos de impacto meteorítico, simulaciones de laboratorio de varios procesos planetarios y también estudios de campo sobre análogos terrestres, útiles para la exploración y modelización de los mecanismos y procesos geológicos que tienen lugar más allá de las fronteras de nuestro planeta” (ASU, 2006, Martínez Frías et al. 2008, Martínez Frías, 2009).

En general, la Mineralogía y la investigación espacial han sido campos científicos separados hasta hace aproximadamente 200 años, cuando Chladni, investigador de la Universidad de Berlín (Fig.1), se atrevió a proponer que los meteoritos no se generaron en la Tierra, sino que procedían del espacio exterior. Ese momento fue clave para la mineralogía espacial, aunque tuvieron que pasar casi 10 años, en 1803, para que el origen extraterrestre de los meteoritos fuera reconocido y aceptado. Verdaderamente, el desarrollo científico de la mineralogía en relación con el Espacio no tuvo un reflejo real en las instituciones oficiales hasta 1962. Este año, la International Mineralogical Association (IMA) constituyó el Grupo de Trabajo de Mineralogía Cósmica (Engelhardt, 1963).

La definición general de Astrominerales se aplica a aquellos materiales de origen presolar que se encuentran en materiales meteoríticos primitivos que ya existían antes del colapso de la nebulosa solar. Estos materiales pueden preservar granos circunestelares, granos formados en explosiones de supernovas y granos formados o modificados dentro del medio interestelar (incluyendo granos que estaban presentes en la nube molecular premolar). Los astrominerales también pueden encontrarse en meteoritos químicamente primitivos (ej. condritas carbonáceas), micrometeoritos polares y partículas de polvo interplanetario (IDPs) (Bradley, 2003). El término Mineralogía Espacial es mucho más amplio que el de Astromineralogía (y también se ha utilizado de manera más ambigua) refiriéndose normalmente a la mineralogía común de los meteoritos, sin esta connotación temporal primigenia y a minerales identificados en otros planetas (ej. hematites, jarosita y yeso de Marte, etc.) o minerales lunares.

En relación con las IDPs cabe destacar que los trabajos que se realizan habitualmente sobre astrominerales incluyen estudios de: a) materia orgánica, siendo el carbono predominantemente amorfo y parcialmente grafítico; b) nano-diamantes: que constituyen el tipo más abundante de granos presolares en meteoritos condríticos, con un tamaño de entre 1 a 10 nm de diámetro; c) otros granos presolares presentes en


meteoritos muy primitivos: diamantes, carburo de silicio, grafito, corindón y nitruro de silicio; d) silicatos, principalmente forsterita y enstatita y silicatos vítreos conocidos como GEMS (glass with embedded metal and sulfides), y e) sulfuros de Fe-Ni, principalmente pirrotina pobre en Ni, pentlandita, troilita, y esfalerita. Recientemente se ha descubierto un sulfuro de Fe-Ni con estructura cúbica de tipo espinela, con una composición similar a las de la pirrotina y pentlandita, aparentemente cercana a la pirrotina hexagonal (Martínez Frías et al. 2004a, Martínez Frías, 2009). En relación con los meteoritos, posteriormente se precisará su mineralogía como representantes de los asteroides, de los que principales proceden.

Con respecto a la Metalogenia y los yacimientos minerales, ha ocurrido algo en cierto modo similar a la Mineralogía, aunque en este caso su impulso ha estado favorecido especialmente por los avances en el desarrollo de modelos de investigación y exploración y el desarrollo de las misiones planetarias, principalmente las relacionadas con la exploración de Marte, que han complementado los extraordinarios resultados obtenidos en la Luna con las misiones Apollo y con el conocimiento sobre los asteroides, en primer lugar a través de los meteoritos y, posteriormente, gracias a las aún escasas misiones asteroidales. Estos avances han supuesto un salto cualitativo considerable en nuestro conocimiento del sistema solar, que no solo ha estado condicionado por el progreso e innovación tecnológica de las sondas espaciales, sino que se ha basado también en los estudios sobre minerales, procesos de mineralización y yacimientos existentes en la Tierra.

Es innegable que se ha abierto todo un nuevo campo de aplicaciones geológicas hacia el Espacio de estos estudios que trascienden los objetivos considerados clásicos de la mineralogía, metalogenia y geología minera. En los aspectos de exploración planetaria, se han enfocado principalmente a tres aspectos: a) los minerales y recursos de los Asteroides Cercanos a la Tierra (Near Earth Asteroids); b) el futuro establecimiento de una base semipermanente en la Luna y c) a la investigación interdisciplinar (geológica y astrobiológica) en Marte.

Minerales y Recursos de los Asteroides Cercanos a la Tierra

Aunque en un futuro los asteroides podrían constituir una importante fuente de combustibles, metales (incluso preciosos) y compuestos refractarios, y se conoce con bastante precisión su composición y distribución en el cinturón existente entre Marte y Júpiter, su explotación es realmente difícil en el momento actual, tanto por la distancia a la que se encuentran, como por las dificultades inherentes a cualquier trabajo humano sobre su superficie. Las misiones asteroidales son aún escasas (asteroides Eros, Itokawa) (Fig.2). Los meteoritos son, sin duda, los mejores representantes de las composiciones de los asteroides (de los que esencialmente proceden, salvo el pequeño grupo de meteoritos de la Luna y de Marte).

Antes de 1962, se habían reconocido unos 40 minerales en meteoritos; en 1972 otros 47 minerales fueron añadidos a los anteriores. Hoy sabemos que se han descrito unos 300 minerales, número que continúa incrementándose de acuerdo con los nuevos estudios. Cualquier proceso de modelización de los yacimientos terrestres enfocado a la exploración geológica y minera de recursos asteroidales, debe tener en cuenta que existen tres categorías básicas de meteoritos: sideritos (Irons), prácticamente el 100% metal, siderolitos (Stony irons), casi iguales proporciones de metal y silicatos (Fig.2), y


lititos o aerolitos (Stony), principalmente silicatos. Estos últimos, comprenden a su vez dos subgrupos importantes: condritas y acondritas.

Las condritas son, con mucho, las más numerosas y toman su nombre de los cóndrulos. Estos se definen como masas casi esféricas de tamaño milimétrico de silicatos, y más raramente metal y/o sulfuros, que se encuentran presentes en la mayor parte de las condritas. A las condritas se las ha comparado con rocas sedimentarias formadas a partir de materiales nebulares primitivos preexistentes, con distintos orígenes, reunidos por acreción en los asteroides. En ellas se encuentran, además de los cóndrulos, las inclusiones de Ca, Al (CAIs), agregados ameboidales de olivino, granos interestelares y partículas opacas de grano grueso, englobados todos ellos en una matriz de grano fino. Estos componentes aparecen en distintas proporciones en cada tipo de condrita, reflejando probablemente sus diferentes ambientes de formación, y la heterogeneidad de la nebulosa solar primitiva. Al igual que los cóndrulos, también las CAIs se formaron con anterioridad a su incorporación en las condritas. Son los materiales más antiguos del Sistema Solar, datados en unos 4.560 M.a. por Rb-Sr y Pb-Pb en el meteorito de Allende. Aunque su forma es variable, la mayoría de las CAIs presentan una estructura concéntrica formada por capas de diferentes minerales refractarios (ej.: corindón, hibonita, perowskita, anortita, melilita y espinela).

Las condritas se dividen en cuatro clases con 13 grupos, según su composición química: condritas enstatíticas (E: EH y EL), condritas carbonáceas (C: CI, CM, CO, CV, CR, CK, CH y CB), condritas ordinarias (O: H, L y LL) y condritas Rumuruti (R). Estas últimas son una clase definida recientemente, al encontrarse cinco meteoritos de las mismas características, número mínimo necesario para nombrar una nueva clase. Una clase adicional, las condritas Kakangari (K) no está aún reconocida por todos los autores.

Las acondritas son lititos sin cóndrulos. El término se refiere desde a condritas extrañas, intensamente recristalizadas y parcialmente fundidas, a rocas ígneas más numerosas y mezclas mecánicas (brechas) de fragmentos ígneos derivados de ellos. Estos meteoritos son objetos muy diversos, que incluyen desde condritas casi primitivas a rocas monominerales, similares a las dunitas o piroxenitas terrestres y que se asemejan a los basaltos en su textura y mineralogía. Las acondritas incluyen a) las denominadas acondritas primitivas: acapulcoitas, winonaitas y lodranitas, b) aunque constituyen un grupo independizado, con entidad propia, los meteoritos SNC a los que se ha asignado un origen marciano (shergottitas, anclitas y chassignitas y ALH84001), c) aubritas, ureilitas, angritas y las HED (howarditas, eucritas, diogenitas) y d) también como un grupo con entidad propia, las lunaitas (meteoritos lunares).

Los siderolitos se encuadran normalmente en pallasitos y mesosideritos. Los primeros consisten de cristales o fragmentos de cristales de olivino magnesiano en una matriz contínua de Fe,Ni metálico. Los mesosideritos pueden definirse como mezclas mecánicas, más o menos recristalizadas, de silicatos y metal.

Por último los sideritos se consideran derivados de una gran variedad de cuerpos padre y se han identificado unos 60 grupos sobre la base de sus características geoquímicas, estimaciones de la pauta de enfriamiento y edades de exposición. Básicamente, se clasifican en hexaedritas, octaedritas y ataxitas (fundamentalmente aleaciones de Fe-Ni, en forma de kamacita y taenita.


Minerales y Recursos lunares

Si las misiones espaciales han sido muy importantes para adquirir nuevos conocimientos sobre nuestro entorno planetario más cercano, entre ellas cabe destacar, sin duda, los estudios realizados “in situ” en nuestro satélite. El 20 de julio de 1969, Armstrong, comandante del Apollo 11, fue el primer hombre que pisó la Luna; un hecho que supuso la consecución de un desafío científico y tecnológico para toda la Humanidad. La rivalidad entre los EEUU y la antigua URSS, dos auténticos titanes, fue el motor fundamental de esta hazaña. Tras más de tres años de visitas intensivas a nuestro satélite (del 20-7-1969 al 13-12-1972), criterios fundamentalmente económicos hicieron que se interrumpieran las misiones tripuladas, precisamente cuando un científico, el geólogo Harrison Schmitt, conseguía datos de primera mano y realizaba relevantes descubrimientos en nuestro satélite, como es el hallazgo de los famosos suelos anaranjados del cráter Shorty, ricos en titanio, hierro y zinc (Fig.4). Entre el Apollo 11 y la última misión tripulada del Apollo 17 (1972), el tiempo de actividad extravehicular y la cantidad de muestras lunares recogidas fueron aumentando de forma paralela y progresiva, desde unas dos horas y media a más de 22 horas, y desde 21 kilos de rocas a más de 110, respectivamente.

Actualmente todo indica que la investigación y el desarrollo de estudios en la Luna han sido eclipsados por la posibilidad, cada vez más cercana, de la realización de una misión tripulada a Marte con apoyos políticos, al máximo nivel, indicados de manera expresa este mismo año. No obstante, nuestro satélite es un paso intermedio que, casi indefectiblemente, habrá que tener en consideración para cualquier estudio o aplicación científico-tecnológica que forme parte de otras empresas planetarias más ambiciosas. Cualquier trabajo que se vaya a desarrollar en la Luna, tendrá que enfrentarse a las condiciones medioambientales específicas de nuestro satélite: gravedad (6 veces inferior a la terrestre), radiación (protones de las emisiones solares e iones pesados procedentes de la radiación cósmica galáctica), vacío (con una atmósfera extremadamente tenue, tan solo 10-12 torr durante la noche), ciclo sinódico (29,53 días, aproximadamente 15 de luz y otros 15 de oscuridad), temperatura (entre -160 y 110°C) y polvo (diminutas partículas regolíticas (<70 m) que en el ambiente lunar son extremadamente abrasivas y electrostáticamente muy “pegajosas”). Los recursos naturales de la Luna son básicamente recursos geológicos (Fig.3) La forma en que se palien las necesidades básicas de la base lunar será un ejemplo perfecto de utilización de dichos recursos bajo condiciones extremas, y una manera de aprender para la futura colonización de otros planetas.

El desarrollo de infraestructuras para una base lunar habitada de carácter permanente o semi-permanente requiere la construcción de pistas de despegue y aterrizaje, cimientos, almacenes, módulos de protección antitérmica, carreteras, etc. Es por ello crucial disponer de un conocimiento detallado de los minerales y rocas presentes en nuestro satélite (Fig.4). Es importante subrayar que muchos de los aspectos que se abordan en el presente artículo corresponden a estimaciones rigurosas sobre proyectos que se pretenden realizar a medio plazo, ya discutidos en numerosas publicaciones y congresos científicos internacionales (ver por ejemplo el último congreso de COSPAR: Committee on Space Research, Bremen, 2010, http://www.cospar-assembly.org/).


Cuando se observa la superficie lunar desde nuestro planeta, pueden diferenciarse dos tipos de terrenos lunares: los más brillantes denominados ‘terrae' (zonas elevadas) y los más oscuros 'maria' (zonas deprimidas). Los principales tipos de rocas lunares son: 1) rocas gabroides de la serie Anortosita-Norita-Troctolita (ANT) y basaltos ricos en alúmina de las zonas elevadas. Edad: 4.6-4.0 Ga; 2) rocas basálticas ricas en potasio, elementos de las tierras raras y fósforo (tipo KREEP). Edad: 4.0 y 3.8 Ga; 3) rocas basálticas ricas en hierro y titanio (tipo FeTi) que extruyeron como coladas entre los 3.8 y 3.2 Ga, y 4) numerosas variedades de brechas de impacto y depósitos piroclásticos dispersos en el regolito lunar. Más específicamente, la mineralogía lunar es relativamente simple aunque limitada por el conocimiento aún parcial de nuestro satélite (Lewis, 1993, Martinez-Frias et al. 1997). Las fases mayoritarias principales son silicatos (principalmente plagioclasa, piroxenos (orto y clinopiroxenos) y olivino), y óxidos (principalmente ilmenita, espinelas, rutilo y badeleyita). Es importante destacar la existencia de nuevos silicatos lunares, tales como la piroxferroita (Fe,Mn,)SiO3 y la tranquillityita Fe8(Y,Zr)2Ti3Si3O24, que debe su nombre al lugar de alunizaje de la misión “Apollo 11”, el Mar de la Tranquilidad (Mare Tranquillitatis), y que se encontró en los basaltos de los ‘maria’, en los que forma pequeñas agujas de menos de 100 m de longitud. Con respecto a los óxidos, también es relevante subrayar el hallazgo de nuevos óxidos lunares como la ytrobetafita (Ca,Y)2(Ti,Nb)2O7 y la armalcolita (MgFeTi2O5), que recibe su nombre en honor de los tres primeros astronautas Neil ARMstrong, Buzz ALdrin y Michael COLlins (Lunar y Martinez-Frias, 2004). La armalcolita fue aprobada para su catalogación como un nuevo mineral por la International Mineralogical Association en 1970, un año después del primer alunizaje.

Además de los silicatos y óxidos, otras fases minoritarias lunares son sulfuros (principalmente calcopirita, cubanita, pentlandita, mackinawita), fosfatos (apatito y whitlockita) y metales nativos (hierro nativo con trazas de Ni y Co y aluminio nativo). Finalmente, otros minerales lunares, reconocidos gracias a los meteoritos son la schreibersita, cohenita, niningerita, lawrencita y hapkeita.

Los minerales y rocas lunares como fuente de oxígeno y otros recursos

Es evidente, que para futuras misiones, el recurso natural más importante en un satélite como la Luna es el oxígeno (Lewis, 1993). Si exceptuamos la aún no verificada existencia de hielo en algunos cráteres lunares, y los sorprendentes y extraordinarios resultados relacionados con el agua lunar obtenidos por LCROSS y Chandrayaan-1 Moon Mineralogy Mapper (ver http://www.nasa.gov/mission_pages/LCROSS/ y http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2009/24sep_moonwater/), una de las fuentes principales de este elemento en la superficie son materiales ígneos que contienen entre el 40 y el 50% de oxígeno en forma de óxidos. Los minerales más importantes presentes en estos materiales son ilmenita (FeTiO3), anortita (CaAl2SiO8) y olivino (MgFe)2SiO4). Pues bien, se han descrito más de 20 procedimientos, algunos de ellos bastante prometedores, para la obtención de oxígeno a partir de estos materiales ígneos; especialmente teniendo en cuenta que la etapa de machaqueo ya se encuentra en un estadio bastante avanzado gracias al bombardeo meteorítico que da lugar a la formación del regolito lunar. Los procedimientos más importantes de liberación de oxígeno son la electrólisis de fundidos silicatados, la descomposición de estos fundidos mediante la utilización de fluor, y la reducción de ilmenita con hidrógeno, con monóxido de carbono, o con metano. De cualquier forma, la profundización en los estudios sobre la génesis y distribución de los resultados recientes, mencionados


previamente, sobre moléculas de agua lunar, serán claves para, en su caso, su posterior aprovechamiento.

Por otra parte, los principales recursos de volátiles lunares afectan a las distribuciones de gases nobles. De los gases nobles, destaca la posible utilización del helio (He3). Se ha estimado que el viento solar ha depositado más de un millón de toneladas de He3 sobre el regolito lunar, por lo que dada la relación He-Ti, los sensores remotos pueden utilizarse perfectamente para la localización de las zonas ricas en ambos compuestos. Los cálculos realizados indican, por ejemplo, que el 50 % del Mare Tranquillitatis podría ser explotable, y capaz de producir unas 7.000 toneladas de He3. La fusión de sólo 100 kg de He3 con D en plantas termonucleares de fusión puede producir más de 1.000 MW de energía eléctrica. Los recursos lunares serían de hecho suficientes para el abastecimiento de energía eléctrica a la Tierra durante más de 1.000 años. Otros elementos, o compuestos, volátiles tales como hidrógeno, carbono, nitrógeno, azufre, fluor y cloro, aparecen en la Luna como trazas. Con respecto al hidrógeno, su contenido medio en los basaltos lunares es generalmente muy bajo, con valores máximos de 12 g g-1. Algo superiores son los valores obtenidos en las brechas (28 g g-1) y aún mayores los correspondientes a los suelos (45 g g-1). Se ha observado que —al igual que existe una alta correlación del He3 con el Ti —, el hidrógeno presenta una alta correlación con el FeO. Por lo que se refiere al carbono, los contenidos promedios de son de 124 g g-1 en el regolito lunar, de 93 g g-1 en las brechas, y de tan sólo 26 g g-1 en los basaltos. Con el nitrógeno, el flúor y el cloro se observa la misma tendencia que en los dos anteriores, el contenido medio de las brechas es ligeramente inferior al de los suelos y el de los basaltos es todavía marcadamente más bajo. Por último, la distribución del azufre es, sin embargo, ligeramente distinta. Los valores más elevados (1513 g g-1) corresponden a los basaltos, los intermedios (818 g g-1) a las brechas, y los más bajos (715 g g-1) a los suelos) (Lewis, 1993).

Algunas consideraciones sobre minería Lunar

Los minerales y recursos de la Luna y asteroides cercanos a la Tierra pueden considerarse además de nuevas fuentes de conocimiento, elementos clave para el avance de la humanidad hacia el espacio. Al principio, en las primeras fases del establecimiento de seres humanos en la Luna, la minería tiene que ser de superficie, explotando los importantes recursos que ofrece el regolito lunar. A medio y largo plazo, cuando la presencia humana en la Luna esté en un grado más avanzado de desarrollo, se podría intentar llegar más lejos mediante la minería de interior, aplicando para ello las tecnologías más novedosas y modernas. Como se explicó anteriormente, la Luna tiene todos los elementos básicos que se encuentran en la Tierra, si bien la abundancia de los mismos es diferente. El mayor porcentaje del regolito lunar es oxígeno (casi llega a la mitad); ello es debido a que prácticamente todos los compuestos metálicos del mismo aparecen en forma de óxidos (en la Luna apenas hay depósitos de metales puros como existen en la Tierra, tan sólo un pequeño porcentaje de hierro y níquel y trazas de algunos otros como el cobre).

Los requisitos de la minería lunar no parecen excesivos desde el punto de vista de la demanda de volumen de material a procesar. Parece claro que el trabajo minero intensivo que caracteriza a las explotaciones mineras terrestres no bastará en las condiciones de baja gravedad, fuerte vacío atmosférico e inaccesibilidad de algunos


lugares de la Luna. Por ello, se deben hacer esfuerzos en tres áreas principales (Fernández Abellan, 2005): a) desarrollar sistemas de alta velocidad y con gran resolución óptica que permitan una caracterización más eficiente de los posibles emplazamientos mineros en la Luna; b) investigar el efecto de las condiciones de la Luna en los equipos de exploración y minería terrestres, para poder desarrollar unos prototipos lunares más adecuados y optimizados, y c) desarrollar sistemas robotizados y automatizados para trabajar en la Luna y otros planetas del sistema solar interior.

Marte. Los yacimientos minerales terrestres como guías de exploración

Todos los modelos geodinámicos sobre Marte indican que en su pasado fue muy distinto a lo que se observa en la actualidad, con grandes volcanes y una actividad geológica y también probablemente un ciclo del agua similar en cierto modo al terrestre. Algunas cuestiones fundamentales son qué hizo que cambiara, qué ocurrió con el agua y si ésta aún podría existir, aunque fuera de manera residual, bajo su superficie.

La modelización de yacimientos se ha convertido en una herramienta eficaz tanto para la investigación y exploración minera como para el establecimiento de “análogos” para la exploración planetaria, principalmente enfocados al estudio del Espacio cercano a la Tierra. Esto es especialmente importante para todos aquellos sistemas y procesos de mineralización relacionados con el agua (hidrotermales, evaporíticos, etc.) ya que permiten el establecimiento de modelos y geomarcadores, con interesantes implicaciones astrobiológicas (Martínez-Frías et al. 2006b, Martín Redondo et al. 2009). De esta manera, se trabaja en Geología Planetaria pero desde la Tierra. En este contexto, es importante destacar los resultados obtenidos por los robots ‘Spirit’ y ‘Opportunity’ de la misión NASA-Mars Exploration Rover (MER) (Fig. 5) que llegaron a Marte en enero de 2004. Ambos tenían como objetivos científicos la investigación de dos sistemas de mineralización relacionados con el agua. En el primer caso, el cráter Gusev de Marte, en relación con un posible sistema evaporítico, en cierto modo similar a los paleolagos terrestres, y en el segundo amartizando en la zona de Terra Meridiani, donde previamente se había detectado, mediante el Espectrómetro de Emisión Térmica de la Mars Global Surveyor, la presencia de hematites de posible origen hidrotermal (Christensen et al. 2001). Uno de los descubrimientos de mayor relevancia del robot Opportunity en esta zona fue precisamente el hallazgo de jarosita en el afloramiento denominado “El Capitán” (Squyres et al. 2004). La presencia de jarosita (Fig.5) constituye una de las evidencias más contundentes sobre la existencia de agua líquida en el pasado de Marte. Es importante subrayar que la jarosita fue caracterizada por primera vez en España, en la zona de Sierra Almagrera (Cuevas del Almanzora, Almería), en el barranco “Jaroso”, del que recibe su nombre y que el denominado “Sistema Hidrotermal del Jaroso” está siendo utilizado (Martinez-Frias et al. 2004) como uno de los análogos terrestres de mayor relevancia para la exploración geológica y astrobiológica de Marte (Fig.6). Además del desarrollo de modelos científicos con esta componente planetaria y astrobiológica, en esta zona del SE peninsular (incluyendo además del Jaroso s.s. los depósitos evaporíticos de yeso de Sorbas y las alteraciones volcanismo-agua de Cabo de Gata - bentonitas) se están aplicando nuevas tecnologías de análisis mineralógico, fundamentalmente espectroscopia Raman, relacionados directamente con la importante contribución española para las misión ExoMars de la Agencia Espacial Europea (Fig.7). En este sentido, cabe destacar que desde el Centro de Astrobiología se está actualmente participando en las dos misiones a Marte de la NASA y la ESA: NASA-Mars Science-Laboratory (Fig.8) y ESA-ExoMars-Raman, siendo uno de los firmantes de este artículo


(FR) investigador principal del instrumento Raman que formará parte de la misión europea.

Pero la riqueza metalogenética de España hace que, además del sistema de mineralización del Jaroso, existan otras zonas muy relevantes que se están investigando de acuerdo con esta perspectiva planetaria. Y conociendo nuestro variado panorama metalogenético seguramente surgirán otras. Probablemente la más conocida y mejor estudiada hasta el momento es el área de Río Tinto, inicialmente por las especiales características acidófilas y geomicrobiológicas del sistema fluvial del río, y posteriormente por sus complejas asociaciones mineralógicas. En esta zona se ha desarrollado un proyecto especial de sondeos NASA-CAB con excelentes resultados que ha dado lugar a numerosas publicaciones y a un monográfico de la revista Astrobiology (ver, entre otros, Fernandez Remolar et al. 2003, Stoker et al. 2008, Prieto et al. 2008, Sobrón, 2008).

El descubrimiento de metano en Marte (Formisano et al. 2004; Mumma et al. 2009) también ha puesto en valor desde el punto de vista geológico y astrobiológico las interesantes emisiones y biomineralizaciones de carbonatos y óxidos y sulfuros de Fe, del Golfo de Cádiz, con el desarrollo de tesis doctorales, que tocan directamente esta temática (nódulos, costras y chimeneas metanógenas) y un número ya importante de publicaciones (ver entre otras Diaz del Río et al. 2003, González et al. 2007, 2009, 2010, Merinero et al. 2008, 2009).

Gracias sobre todo a los resultados de la misión ESA-Mars Express, se ha sugerido incluso una nueva cronología marciana basada en su mineralogía de sulfatos, arcillas y óxidos férricos anhidros, que darían nombre (de más antiguo a más moderno), a las eras ‘Phyllosian’, ‘Theiikian’ y ‘Siderikian’ (Bibring et al. 2006) respectivamente. Esto evidencia y enfatiza la importancia de los estudios mineralógicos y metalogenéticos en exploración planetaria para el establecimiento de geo y biomarcadores.

Los nuevos minerales y asociaciones que se han descubierto en la superficie de Marte (kieserita, yeso, minerales de la arcilla, carbonatos, cloruros etc.) (Figs. 9 y 10) auguran, sin duda, un futuro prometedor a muchos otros sistemas de mineralización españoles, incluso, como en el caso de algunas zonas de las islas Canarias, donde no se ha alcanzado la categoría de yacimiento mineral (ej. los Azulejos, Anaga, etc.) .

Consideraciones finales

España tiene una extraordinaria tradición minera y un conocimiento sobre la investigación y exploración de yacimientos minerales que se remonta en el pasado a tiempos remotos. Por ello, es crucial incorporar toda la experiencia adquirida, aplicándola a la exploración planetaria como ya lo están haciendo otros países de nuestro entorno, y no sólo en los asteroides, la Luna o Marte sino también en Europa o Titán. En este sentido, destacan algunas iniciativas desarrolladas en nuestro país como la organización del ‘I Seminario sobre Astromineralogía y Mineralogía Espacial’ auspiciado por la Sociedad Española de Mineralogía o, desde el punto de vista docente, las asignaturas de ‘Geología y Recursos Minerales del Espacio Cercano a la Tierra’ en la Facultad de Ciencias Geológicas de la Universidad Complutense y la de ‘Cosmología y Geoquímica Planetaria’ en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas de


Madrid (UPM). También es importante destacar que en la ETSIMM se presentó en febrero de 2005, un proyecto fin de carrera con título “Estudio del establecimiento de una base semipermanente en la Luna: condiciones y viabilidad de la explotación de sus recursos naturales” (Fernández Abellan, 2005), co-dirigido por uno de los autores de la presente contribución (JMF).

Este nuevo enfoque hacia el espacio de los estudios sobre yacimientos minerales serviría además para revitalizar estos temas, aportando conceptos y modelos a una investigación de vanguardia, cuya importancia es cada vez mayor. Un nuevo reto del presente relacionado con la Metalogenia, los procesos de mineralización e incluso la minería extraterrestre que habrá necesariamente que afrontar, con todas sus implicaciones sociales, culturales y geoéticas (Martínez Frías et al. 2009, 2010) para no quedar relegados en el futuro.

Agradecimientos

Deseamos dar las gracias al Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) por su apoyo institucional y a los organizadores de esta iniciativa, en particular al Dr. Jorge Loredo, por su amable invitación para participar en el Acto Homenaje al Prof. Jesús García Iglesias.

Referencias

ASU (2006) http://europa.la.asu.edu/

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Figuras


Figura 1: Grabado de Ernst Florens Friedrich Chladni (1756 - 1827) atribuida a J.W. Bollinger. Imagen cortesía de la Dibner Library of the History of Science and Technology, Smithsonian Institution Libraries.

Figura 2: Asteroide 25143 Itokawa (535m x 294 m x 209 m). Tipo S. La misión Hayabusa ha sido la primera que han entrado en contacto físico con un asteroide y regresado a la Tierra (13 de junio de 2010). Además de los análisis espectroscópico realizados se está actualmente evaluando el origen y características de las pequeñas partículas de polvo encontradas en el interior de la cápsula. Cortesía de ISAS, JAXA.

Figura 3: Muestreo geológico de minerales y rocas en la Luna (Misión Apollo 15 AS15-82-11140). Cortesía NASA. http://www.lpi.usra.edu/lunar/samples/apollo/tools/

Figura 4: Distribución global de Fe y Ti en la Luna de acuerdo con los datos de la sonda Clementine. Cortesía de Lunar and Planetary Institute, 2010

Figura 5: Detalle del afloramiento de “El Capitán” de Marte donde el rover Opportunity (MER) identificó la jarosita, junto con hematites y otras fases en 2004. Cortesía de NASA/JPL/Cornell.

Figura 6: Detalle de algunas asociaciones mineralógicas de la zona del Jaroso (Ba: Barita, Sd: Siderita; Jr: Jarosita). Este sistema hidrotermal de mineralización presenta numerosas singularidades, que le convierten en un análogo terrestre para la exploración de Marte de gran interés geológico y astrobiológico.

Figura 7: Análisis “in situ” mediante la utilización de espectrómetros portátiles, principalmente Raman, de zonas de alteración en el sistema hidrotermal del Jaroso. La imagen corresponde a la campaña realizada en septiembre/2009.

Figura 8: Imagen del Rover “Curiosity” correspondiente a la misión NASA-Mars-Science-Laboratory en la que actualmente participa JMF como Co-Investigador oficial como parte del equipo de ciencia del instrumento REMS “Rover Environmental Monitoring Station” (Obsérvese su posición en el esquema del rover). Cortesía NASA.

Figura 9: Identificación en 2008 de depósitos de carbonatos en la zona de Pili Fossae 8Marte). Olivino (amarillo), arcillas (azul), rocas suprayacentes (púrpura) y carbonatos (verde). Cortesía de: NASA/JPL/JHUAPL/MSSS/Brown.

ANEXO

Comentario y 5 poemas para un Homenaje - Prof. Jesús García Iglesias -

Jesús Martínez Frías

http://www.lpi.usra.edu/lunar/samples/apollo/tools/


Para cualquier interesado en las Ciencias de la Tierra en todos sus múltiples aspectos, resulta curiosa la forma en que, por citar solamente algunos ejemplos, Quevedo habla de las minas de Potosí o Unamuno se refiere a los granitos de la Sierra del Guadarrama y a los volcanes de Canarias; o como Miguel Hernández manifiesta una coincidencia temática geológico-poética, comparando la consolidación del amor con la formación de una columna en una cueva, mediante la unión de una estalactita y una estalagmita.

Otra muestra de ello es la conexión que describe Vicente Aleixandre entre el arrepentimiento y la tectónica, cuando escribe: "...La melancólica inclinación de los montes no significaba el arrepentimiento terreno..." como si éstos se postraran para ponerse de rodillas; o como Borges se refiere a la dureza del diamante y lo compara con un poema cuando intenta encerrar en él sus tristezas "...He de encerrar el llanto de las tardes en el duro diamante del poema...". Destaca también la manera en que Lope de Vega equipara el falso oro con los escritores protegidos, o a la mina con la sepultura; o como Pedro García Cabrera, cuando escribe sobre el agua subterránea que mana de la alta sierra, dice que:

"...Llega alegre porque ha roto con su oscuridad de esclava dejando atrás para siempre la prisión de la montaña..."

Es curiosa la forma en que Gerardo Diego se refiere a los poetas: "...Los poetas saben muchas cosas, piedras raras, extrañas flores..." o la de Delmira Agustini: "...Minero de la sombra, oh poeta!..."; o como Lorca menciona en varias ocasiones a la "Madre Tierra" adelantándose al concepto Lovelockiano de Gaia.

En este anexo se incluyen 5 poemas y fragmentos, correspondientes a distintos autores de la literatura española, extraídos de la antología “Poesía y Geología” (Martínez Frías 1999 inédito y Martínez Frías y García Orea, 2009), que fueron expresamente expuestos tras la conferencia relativa al tema anteriormente descrito. El libro antes mencionado está dividido en cinco grandes apartados: Geología Planetaria, Volcanes y Terremotos, Minerales y Rocas, Yacimientos Minerales, El Ciclo del Agua y un capítulo de Varios Temas, donde se han incluido todas aquellas obras en las que se entremezclan distintos conceptos geológicos al mismo tiempo. Dado que el principal objetivo de esta contribución es engalanar y rendir tributo a la figura del Prof. Jesús García Iglesias, la temática seleccionada se refiere, desde distintas perspectivas, a aspectos geológico-mineros y más en particular a los minerales y sus yacimientos. Por supuesto todos los derechos corresponden exclusivamente a los autores de las obras.

PIEDRAS DEL CIELO XXIII; YO SOY ESTE DESNUDO MINERAL (Fragmento)Pablo NerudaParral, 12 de Julio de 1904 † Santiago de Chile, 23 de Septiembre de 1973


Yo soy este desnudomineral: eco del subterráneo:estoy alegrede venir de tan lejos,de tan tierra:último soy, apenasvísceras, cuerpo, manos,que se apartaron sin saber por quéde la roca materna,sin esperanza de permanecer,decidido al humano transitorio,destinado a vivir y deshojarse.Ah ese destinode la perpetuidad oscurecida,del propio ser ──granito sin estatua,materia pura, irreductible, fría:piedra fui: piedra oscuray fue violenta en mi ajeno nacimiento:quiero volvera aquella certidumbre,al descanso central, a la matrizde la piedra maternade donde no sé cómo ni sé cuándome despidieron para disgregarme.

AL ORO - CANCIÓN – (Fragmentos)Juán de JáureguiSevilla, 24 de noviembre de 1583 † Madrid, 11 de enero de 1641


Sabia naturaleza,que al bien de los humanosaplicas tu saber, tu industria y maña,yo la sagaz destrezaalabo de tus manos,que en peña viva, en áspera montañalos metales avaros escondiste,cuyo tesoro vil el mundo honora;o ya los envolvisteen las arenas de abundante ríos,adonde, retirados y baldíos,nunca los viese la cudicia, autorade aquella sed que con ahinco instigasiempre a sí misma, y nunca se mitiga.

Tu providencia alaboy al hombre vitupero,que destruyó su paz buscando el oropara srvirle de esclavo,y en oculto minerorompió anhelando su taladro y poro,donde el fiero metal se engendra y críay se derrama en escondidas venas,sin conocer al día;que, en ciega noche envuelto y soterrado,a un tiempo nace y yace sepultado,y de la tierra se distingue apenashasta salir a luz el metal fiero,aun más nocivo que el sangriento acero...

* * *

...Tú ya de los metalesfuiste el primer caudillo,sus filos provovcando a la matanza;dieron los mineralesaceros al cuchillo

SIETE PICOSLuis Felipe VivancoSan Lorenzo de El Escorial, 22 de Agosto de 1907† Madrid, 21 de Noviembre de 1975


Coloso de los pinos y el granito,¿qué ves en el confín de la llanura?De madrugada, subo hacia tu altura,ágil de piernas y ebrio de infinito.Me entusiasmo escalándote, me ahítode tanto olor a piorno y piedra dura,disciplino en el viento mi estatura,y amo mi juventud, y canto, y grito...Después, en el silencio de la cumbre,mi silencio interior bebe la lumbrede la mañana inmensa aleteante.¡Cuántos picos señeros, cuánta gloriade universo que asume sin historiala realidad de Dios en el instante!

REGRESO A PETAVONIUMAntonio ColinasLa Bañeza, León, 30 de Enero de 1946


Dejadme dormir en esta ladera sobre las piedras del tiempo, las piedras de la sangre helada de mis antepasados: la piedra-musgo, la piedra-nieve, la piedra-lobo. Que mis ojos se cierren en el ocaso salvaje de los palomares en ruinas y de los encinares de hierro. Sólo quiero poner el oído en la piedra para escuchar el sonido de la montaña preñada de sueños seguros, el latido de la pasión de los antiguos, el murmullo de las colmenas sepultadas. Qué feliz ascensión por el sendero de las vasijas pisoteadas por los caballos un siglo y otro siglo. Y, en la cima, bravo como un espino, el viento haciendo sonar el arpa de las rocas. Es como el aliento de un dios propagando armonía entre mis pestañas y las nubes. Un águila planea lentamente en los límites, se incendian las sierras de las peñas negras, mas no veo las llamas, las llamas que crepitan aquí abajo, enterradas bajo el monte de sueños aromados, bajo la viga de oro de los celtas, junto al curso del agua del olvido que jamás -en vida- podremos contemplar, pero que habrá de arrastrarnos tras el último suspiro. ¡Cómo pesan los párpados con la música del tiempo! ¡Cómo se embriagan de adolescencia perdida las venas! Dejadme dormir en la ladera de los infinitos sacrificios, en donde arados y rebaños se han petrificado, en donde el frío ha hecho florecer cenizales y huesos, en donde las espadas han segado los labios del amor. Dejadme dormir sobre la música de la piedra del monte, pues ya sólo soy un nogal junto a una fuente ferrosa, la vela que ilumina una bodega de mostos morados, un trigal maduro rodeado de fuego, una zarza que cruje de estrellas imposibles.

LA MONTAÑA (Fragmento)José María Gabriel y GalánFrades de la Sierra, Salamanca, 28 de junio de 1870 † Guijo de Granadilla, Cáceres, 6 de enero de 1905

http://es.wikipedia.org/wiki/Provincia_de_C%C3%A1ceres


¡Hablemos, atalaya gigantea!Desde tu inmensa altura,¿me verás muy pequeño en esta honduradel valle estrecho en que mi choza humea?¿Verdad que para ti somos igualesel hombre de la chozaque, sentado en sus míseros umbrales,la gran visión de tus grandezas goza,y el último volátil insectilloque se posa en el último ramillodel árbol más enteco,del menos admirado bosquecillo,de tu más olvidado recoveco?

¡Es tanta tu grandeza!...,tan soberbia tu historia, tan altivalevantas y tan alta la cabeza,que solo pequeñez, solo pobrezaverás en lo de abajo desde arriba.

Te engendró trepidando el terremoto,¡reina de las montañas!,y por la boca del abismo ignotola tierra te parió de sus entrañas,rugiendo de dolor su seno roto.

Viniste a la vida,no tremiendo con trémulos vagidos,sino cantando la jamás oídaformidable canción de tus rugidos.Y transpiraste en tu alentar inmensosoberbias espiralesque cegaron el éter de humo denso.Y tu loca niñez, brava y ardiente,envolvióse en pañalesque eran manto de lava incandescente...

Luego imprimieron sobre ti sus huellaslos días creadoresde las fecundas primaveras bellas,las que en tierra feraz siembras las florescomo Dios en el cielo las estrellas.Tu ardiente aliento, destructor por fuerte,fue brisa luego, de frescura henchida,y aquel tu arrollador fuego de muertetrocóse en fuego incubador de vida.

Y una robusta juventud briosasembró tus cumbres y cuajó tus faldas


de lluvia lujuriosa,de boscaje espumante de guirnaldas.

Enamorada del soberbio nidovino a incubar sobre tu haz la vida,vino a habitarte el concertado ruido,vino a vivir de tu vivir henchidotoda pareja por instinto unida.

Por tus gargantas hondasrodó el torrente flagelando peñas,hinchando espumas y mojando frondas;erró la fiera entre tus hoscas breñas,el cabrero salvajeincrustó su majada en las risueñasorillas agrias del corriente aguaje,y alegraron sus cuestas los apriscos,y hubo nidos de pluma entre el ramaje,y cuevas de reptiles en los riscos...

Y en tus noches ardienteste arrullaron graznidos estridentesde búhos en el árbol apostados,y bramidos dolientesde ciervos encelados;y te bañastes en el mar de orode las auroras puras,oyendo el himno del vivir sonorodel de las aves incontable coroque habitaba tus densas espesuras...

Cantares de cabreros,zumbar de regatuelos espumosos,balidos lastimerosde cabritos nerviosos,silbos de águila osadaque de éter embriagadase cierne sobre ti cerca del cielo,delineando con redondo vueloel nimbo de tu cresta coronadade riscos y de nieve inmaculada...

Todo vivió cantando como pudotu vida fuerte, formidable y ruda,de cuerpo virgen ante el sol desnudo,y tú, serena y muda,como quien todo lo abarcó y lo encierra,por el éter sutil ibas rodandoen tus lomos gigantes soportandola mitad de la vida de la tierra.


El bello sol nacientesiempre el beso primeropuso amoroso en tu soberbia frente;siempre su adiós postrerote quiso dedicar el sol poniente...¡Con qué gigante majestad rendida!os amáis los gigantes de la vida!¡Qué pequeño verás desde tu alturaal hombre de la chozaque tus regias grandezas canta y gozahundido en las honduras de esta hondura!

Eres grande, ¡oh montaña!,y rica con espléndida riqueza;tienes oro en la entrañay corona de plata en la cabeza...¡Pero yo soy más grande! ¡Yo más fuerte!¡Yo más rico que tú!... ¡Yo he de vencerte!No en la entraña metales brilladores,ni en la frente coronas temporales:¡tengo en el corazón fragua de amores!¡Tengo en la frente fragua de ideales!¿Y qué volcán tuviste tan ardientecomo el humano corazón que ama?¿Ni qué encendida llamaradiará luz tan pura y esplendentecomo esta que mi espíritu derrama?

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