El manto de Marte puede ser más complicado de lo que se pensaba anteriormente. En un nuevo estudio publicado en la revista afiliada a Nature Informes científicos , los investigadores de LSU documentan cambios geoquímicos a lo largo del tiempo en los flujos de lava de Elysium, una importante provincia volcánica marciana.
El investigador graduado en Geología y Geofísica de LSU, David Susko, dirigió el estudio con colegas de LSU, incluido su asesor Suniti Karunatillake, la Universidad de Rahuna en Sri Lanka, el Instituto SETI, el Instituto de Tecnología de Georgia, NASA Ames y el Instituto de Investigación en Astrofísicaet Planétologie en Francia.
Descubrieron que la química inusual de los flujos de lava alrededor de Elysium es consistente con los procesos magmáticos primarios, como un manto heterogéneo debajo de la superficie de Marte o el peso de la montaña volcánica suprayacente que hace que diferentes capas del manto se derritan a diferentes temperaturas mientrassubir a la superficie con el tiempo.
Elysium es un complejo volcánico gigante en Marte, el segundo más grande detrás de Mons Olímpico. Por escala, se eleva al doble de la altura del Monte Everest de la Tierra, o aproximadamente 16 kilómetros. Geológicamente, sin embargo, Elysium se parece más a las montañas Tibesti de la Tierra en Chad, el Emi Koussi en particular, que el Everest. Esta comparación se basa en imágenes de la región desde la Mars Orbiter Camera, o MOC, a bordo del Mars Global Surveyor, o MGS, Mission.
Elysium también es único entre los volcanes marcianos. Está aislado en las tierras bajas del norte del planeta, mientras que la mayoría de los otros complejos volcánicos en Marte se agrupan en las antiguas tierras altas del sur. Elysium también tiene parches de flujos de lava que son notablemente jóvenes para un planeta a menudo consideradogeológicamente silencioso.
"La mayoría de las características volcánicas que observamos en Marte tienen entre 3 y 4 mil millones de años", dijo Susko. "Hay algunos parches de flujos de lava en Elysium que estimamos tienen entre 3 y 4 millones de años"., entonces tres órdenes de magnitud más joven. En escalas de tiempo geológicas, hace 3 millones de años es como ayer "
De hecho, los volcanes de Elysium hipotéticamente aún podrían entrar en erupción, dijo Susko, aunque se necesita más investigación para confirmar esto. "Al menos, todavía no podemos descartar volcanes activos en Marte", dijo Susko. "Lo cual es muy emocionante."
El trabajo de Susko en particular revela que la composición de los volcanes en Marte puede evolucionar a lo largo de su historia eruptiva. En una investigación anterior dirigida por Karunatillake, profesor asistente en el Departamento de Geología y Geofísica de LSU, los investigadores del Laboratorio de Ciencia Planetaria de LSU, o PSL, descubrieron queregiones particulares de Elysium y el subsuelo superficial de Marte son anómalas geoquímicamente, extrañas incluso en relación con otras regiones volcánicas en Marte. Se agotan en los elementos radioactivos torio y potasio. Elysium es una de las dos provincias ígneas en Marte donde los investigadores han encontradoniveles tan bajos de estos elementos hasta ahora.
"Debido a que el torio y el potasio son radiactivos, son algunas de las firmas geoquímicas más confiables que tenemos en Marte", dijo Susko. "Actúan como balizas que emiten sus propios fotones gamma. Estos elementos a menudo también se acoplan en entornos volcánicos en la Tierra"."
En su nuevo artículo, Susko y sus colegas comenzaron a reconstruir la historia geológica de Elysium, una región volcánica expansiva en Marte caracterizada por una química extraña. Buscaron descubrir por qué algunos de los flujos de lava de Elysium son tan inusualmente geoquímicos, o por qué tienenniveles tan bajos de torio y potasio ¿Es porque, como sospechan otros investigadores, los glaciares ubicados en esta región hace mucho tiempo alteraron la química de la superficie a través de procesos acuosos? ¿O es porque estos flujos de lava surgieron de diferentes partes del manto de Marte que otroserupciones volcánicas en Marte?
Tal vez el manto ha cambiado con el tiempo, lo que significa que los flujos de erupción volcánica más recientes difieren químicamente de los más antiguos. Si es así, Susko podría usar las propiedades geoquímicas de Elysium para estudiar cómo ha evolucionado el manto macizo de Marte a lo largo del tiempo geológico, con importantes conocimientos para el futuromisiones a Marte. Comprender la historia evolutiva del manto de Marte podría ayudar a los investigadores a comprender mejor qué tipos de minerales valiosos y otros materiales se pueden encontrar en la corteza, así como si los peligros volcánicos podrían amenazar inesperadamente las misiones humanas a Marte en elfuturo cercano. El manto de Marte probablemente tiene una historia muy diferente al manto de la Tierra porque las tectónicas de placas en la Tierra están ausentes en Marte hasta donde los investigadores saben. La historia del interior del planeta rojo también sigue siendo un misterio.
Susko y sus colegas de LSU analizaron datos de morfología geoquímica y de superficie de Elysium usando instrumentos a bordo del Mars Odyssey Orbiter de la NASA 2001 y Mars Reconnaissance Orbiter 2006. Tuvieron que dar cuenta del polvo que cubre la superficie de Marte después defuertes tormentas de polvo, para asegurarse de que la química del subsuelo superficial en realidad refleje el material ígneo de Elysium y no el polvo que lo recubre.
A través del recuento de cráteres, los investigadores encontraron diferencias de edad entre las regiones noroeste y sureste de Elysium, alrededor de 850 millones de años de diferencia. También encontraron que las regiones más jóvenes del sudeste son geoquímicamente diferentes de las regiones más antiguas, y que estas diferenciasde hecho, se relacionan con procesos ígneos, no con procesos secundarios como la interacción del agua o el hielo con la superficie del Elíseo en el pasado.
"Determinamos que si bien podría haber habido agua en esta área en el pasado, las propiedades geoquímicas en el medidor superior en toda esta provincia volcánica son indicativas de procesos ígneos", dijo Susko. "Creemos que los niveles de torio y potasio aquí fueronagotado con el tiempo debido a erupciones volcánicas durante miles de millones de años. Los elementos radiactivos fueron los primeros en irse en las primeras erupciones. Estamos viendo cambios en la química del manto con el tiempo ".
"Los sistemas volcánicos de larga vida con composiciones cambiantes de magma son comunes en la Tierra, pero una historia emergente en Marte", dijo James Wray, coautor del estudio y profesor asociado en la Facultad de Ciencias de la Tierra y Atmosféricas de Georgia Tech.
Wray dirigió un estudio de 2013 que mostró evidencia de la evolución del magma en un volcán marciano diferente, Syrtis Major, en forma de minerales inusuales. Pero estos minerales podrían originarse en la superficie de Marte, y son visibles solo en raros libres de polvovolcanes
"En Elysium realmente estamos viendo el cambio de la química a lo largo del tiempo, utilizando una técnica que podría desbloquear la historia magmática de muchas más regiones de Marte", dijo.
Susko especula que el peso de los flujos de lava de Elysium, que conforman una provincia volcánica seis veces más alta y casi cuatro veces más ancha que su hermana morfológica en la Tierra, Emi Koussi, ha causado que diferentes profundidades del manto de Marte se derritan a diferentes temperaturasEn diferentes regiones de Elysium, los flujos de lava pueden provenir de diferentes partes del manto. Al ver las diferencias químicas en diferentes regiones de Elysium, Susko y sus colegas concluyeron que el manto de Marte podría ser heterogéneo, con diferentes composiciones en diferentes áreas, o quepuede estratificarse debajo de Elysium.
En general, los hallazgos de Susko indican que Marte es un cuerpo mucho más complejo geológicamente de lo que se pensaba originalmente, quizás debido a varios efectos de carga en el manto causados por el peso de los volcanes gigantes.
"Es más parecido a la Tierra que a la luna", dijo Susko. "La luna está cortada y seca. A menudo carece de los minerales secundarios que se producen en la Tierra debido a la intemperie y las interacciones ígneas-agua. Durante décadas, también es asíimaginamos a Marte, como una roca sin vida, llena de cráteres con varios volcanes inactivos largos. Teníamos una visión muy simple del planeta rojo. Pero cuanto más miramos a Marte, menos se parece a la luna.descubriendo más variedad en tipos de rocas y composiciones geoquímicas, como se ve a través del recorrido del Curiosity Rover en Gale Crater, y más potencial para la utilización de recursos viables y la capacidad para mantener una población humana en Marte. Es mucho más fácil sobrevivir en un complejo cuerpo planetario que lleva elproductos minerales de geología compleja que en un cuerpo más simple como la luna o los asteroides ".
Susko planea continuar aclarando los procesos geológicos que causan la extraña química que se encuentra alrededor de Elysium. En el futuro, estudiará estas anomalías químicas a través de simulaciones computacionales, para determinar si recrear las presiones en el manto de Marte causadas por el peso de volcanes gigantespodría afectar la fusión del manto para producir el tipo de química observada dentro de Elysium.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Louisiana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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