Los científicos planetarios de la Universidad de Brown han propuesto un nuevo escenario para la formación de antiguos minerales arcillosos en Marte que, si se demuestra que es cierto, podría reescribir la historia temprana del planeta rojo.
Hay miles de afloramientos de filosilicatos antiguos en la superficie marciana. Los filosilicatos, o arcillas, se forman por la interacción del agua con la roca volcánica, lo que lleva a muchos científicos a concluir que debe haber agua superficial sostenida, agua subterránea o sistemas hidrotermales activos enalgún punto de la historia marciana. Pero la nueva investigación, publicada en la revista Naturaleza , sugiere que las arcillas pueden haberse formado durante la creación de la propia corteza marciana, mucho antes de que fluyera agua en el planeta.
Respaldados por experimentos de laboratorio y modelos de computadora, los investigadores exponen cómo habría funcionado el escenario. En el sistema solar muy temprano, se cree que Marte y otros planetas rocosos estaban cubiertos por océanos de magma fundido. Como el océano de magma de Martecomenzó a enfriarse y solidificarse, el agua y otros volátiles disueltos se desgasificarían a la superficie, formando una atmósfera espesa y húmeda que rodea el planeta. La humedad y el calor de ese baño de vapor a alta presión habrían convertido vastas franjas de la superficie recién solidificada enarcilla. A medida que el planeta evolucionó durante miles de millones de años, la actividad volcánica y los bombardeos de asteroides habrían cubierto las arcillas en algunos lugares y excavado en otros, lo que lleva a la distribución generalizada pero irregular que se ve hoy en la superficie.
"La receta básica para hacer arcilla es tomar piedra y agregar calor y agua", dijo Kevin Cannon, un investigador postdoctoral en la Universidad de Florida Central que dirigió la investigación mientras completaba su doctorado en Brown ".La atmósfera primordial creada por un océano de magma habría sido la más cálida y húmeda de Marte. Es una situación en la que podrías alterar de manera generalizada la corteza y luego mezclar esos materiales después ".
Cannon y sus coautores dicen que el escenario ofrece un medio para crear depósitos de arcilla generalizados que no requieren un clima cálido y húmedo o un sistema hidrotermal sostenido en los primeros Marte. Los modelos climáticos de última generación sugieren un inicio tempranoMarte, donde la temperatura rara vez se arrastraba por encima del punto de congelación y donde el flujo de agua en la superficie era esporádico y aislado.
"Una de las complicaciones que surge en la evolución de Marte es que no podemos crear un escenario donde la meteorización de la superficie tenga la capacidad de producir el grado de alteración mineral que vemos", dijo Jack Mustard, profesor del Departamento de Brown deEarth, Environmental and Planetary Sciences y coautor del estudio. "Ciertamente no estamos tratando de descartar por completo otros mecanismos de alteración. La meteorización de la superficie y otros tipos de alteraciones seguramente ocurrieron en diferentes puntos de la historia de Marte, pero creemos que esta es una forma plausiblepara explicar gran parte de la arcilla extendida que vemos en los terrenos marcianos más antiguos ".
Para demostrar que el mecanismo que proponen es plausible, los investigadores sintetizaron muestras de rocas que coinciden con la composición de basalto marciano. Luego utilizaron un dispositivo de alta presión para recrear las condiciones de temperatura y presión que pudieron haber estado presentes en medio de la atmósfera de vapor creada por unocéano de magma Después de cocinar muestras durante dos semanas, el equipo verificó si habían sido alteradas y en qué medida.
"Fue realmente notable cuán rápida y extensamente se alteró este basalto", dijo Cannon. "A las temperaturas y presiones más altas, se comió completamente a través de las partículas de basalto. Es un grado realmente intenso de alteración".
Cannon y sus colegas dicen que la atmósfera de vapor asociada con un océano de magma podría haber sobrevivido hasta 10 millones de años o más. Eso habría sido suficiente, estiman, para crear hasta tres kilómetros de arcilla en elsuperficie marciana primordial.
Para tener una idea de cuál podría ser el destino de esa arcilla a medida que el planeta evolucionó, los investigadores crearon un modelo de computadora para simular una losa de corteza marciana con una capa de arcilla de tres kilómetros en la parte superior. Luego simularon los primeros mil millones de años deHistoria geológica marciana: el período en el que prevalecía la actividad volcánica y el bombardeo de asteroides. El modelo mostró que el entierro, la excavación y la dispersión de las arcillas a lo largo del tiempo crearon una distribución de depósitos expuestos similar a lo que se ve hoy en Marte.
"Para ponerle algunos números, las arcillas cubren alrededor del 3 por ciento de las exposiciones a la corteza más antiguas en Marte", dijo Cannon. "Estamos encontrando el mismo orden de magnitud en estos modelos".
Los investigadores dicen que los experimentos de laboratorio y las simulaciones no pueden decir con certeza que este escenario ocurrió, pero sí sugieren una fuerte hipótesis que podría probarse durante la futura exploración de Marte.
"Una de las cosas que me gusta de esto es que es realmente comprobable", dijo Steve Parman, profesor de geología en Brown y coautor del estudio. "Con una muestra devuelta, o tal vez incluso con el equipo analítico en unrover, soy optimista de que podría distinguir este proceso primordial de algún otro proceso de alteración "
Si el proceso realmente ocurriera, podría tener algunas implicaciones interesantes para la historia marciana temprana. Además de proporcionar un mecanismo para la formación de arcilla incluso si Marte estaba tan frío y helado como sugieren los modelos climáticos, el escenario sugiere que vastos depósitos de arcillaestaban y podrían estar presentes debajo de la superficie. Esos depósitos podrían explicar por qué la corteza marciana es menos densa de lo esperado para una corteza basáltica, dicen los investigadores. Los depósitos también servirían como grandes depósitos subterráneos de almacenamiento de agua.
"Potencialmente podría haber habido una gran cantidad de agua encerrada en estas arcillas enterradas", dijo Parman. "Se podría imaginar que si esos depósitos fueran calentados por el magmatismo o algún otro proceso, habrían liberado esa agua, tal vez proporcionandoun suministro transitorio de agua a la superficie. Eso podría tener implicaciones para la habitabilidad pasada "
Mustard, que presidió el comité que definió los objetivos científicos para el rover Mars 2020 de la NASA, espera que esta nueva hipótesis pueda informar la futura exploración marciana.
"Esta sería una hipótesis realmente interesante para probar", dijo. "Dependiendo de dónde aterrice finalmente el rover, creo que podríamos obtener las muestras correctas para iluminar estas preguntas".
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Materiales proporcionado por Universidad de Brown . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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