Durante años, los científicos han debatido qué podría haber debajo del casquete polar sur del planeta marciano después de que se descubrieron reflejos brillantes de radar e inicialmente se atribuyeron al agua. Pero ahora, un nuevo estudio publicado en Cartas de investigación geofísica, dirigido por científicos planetarios de la Escuela de Ingeniería Lassonde de la Universidad de York, pone a descansar esa teoría y demuestra por primera vez que lo más probable es que otro material sea la respuesta.
La investigación dirigida por Isaac Smith, presidente de investigación de Canadá y profesor asistente de Ciencias de la Tierra y el Espacio en la Escuela de Ingeniería Lassonde y científico investigador del Instituto de Ciencias Planetarias, utiliza múltiples líneas de evidencia para demostrar que las esmectitas, un tipo común de arcilla, puedenexplicar todas las observaciones, poniendo en hielo la teoría del lago de Marte.
"Desde que se informó por primera vez como cuerpos de agua, la comunidad científica ha mostrado escepticismo sobre la hipótesis del lago y publicaciones recientes cuestionaron si era posible tener agua líquida", dijo Smith. Los artículos de 2018 y 2021 demostraron que la cantidad dela sal y el calor necesarios para descongelar el hielo en la parte inferior del casquete polar fue mucho más de lo que proporciona Marte, y la evidencia reciente que muestra que estas detecciones de radar están mucho más extendidas, en lugares aún más difíciles de descongelar el hielo, cuestiona aún más la idea.
El equipo de investigación, que incluye investigadores de las universidades de la Universidad de Arizona, Cornell, Purdue y Tulane, utilizó trabajo experimental y de modelado para demostrar que las esmectitas pueden explicar mejor las observaciones de radar realizadas por el instrumento MARSIS a bordo del orbitador Mars Express de la Agencia Espacial Europea.Además, encontraron evidencia espectral de que las esmectitas están presentes en los bordes del casquete polar sur.
"Las esmectitas son muy abundantes en Marte, cubriendo aproximadamente la mitad del planeta, especialmente en el hemisferio sur", dijo Smith. "Ese conocimiento, junto con las propiedades de radar de las esmectitas a temperaturas criogénicas, apunta a que son la explicación más probable parael acertijo."
Los experimentos realizados en la Universidad de York midieron las características del radar de las esmectitas hidratadas a temperatura ambiente y temperaturas criogénicas. Las características del radar en cuestión son dos números que representan las partes real e imaginaria de la constante dieléctrica. Ambos números son importantes para caracterizar completamente un material, pero el estudio de 2018 utilizó modelos que incluían solo la parte real del valor dieléctrico, dejando fuera de consideración ciertas clases de materiales, a saber, las arcillas.
Una vez que se completaron las mediciones experimentales, los datos se evaluaron usando código. Fue en estas simulaciones que los investigadores encontraron que las arcillas congeladas tienen números lo suficientemente grandes como para hacer los reflejos.
Las esmectitas son una clase de arcilla que se forma cuando el basalto la roca volcánica que comprende la mayor parte de la superficie de Marte se descompone químicamente en presencia de agua líquida.
"La detección de posibles minerales arcillosos en y debajo de la capa de hielo del polo sur es importante porque nos dice que el hielo incluye sedimentos que han interactuado con el agua en algún momento en el pasado, ya sea en la capa de hielo o antes de que el hielo estuviera allí", dijoBriony Horgan, coautora y profesora asociada de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias de la Universidad de Purdue.nosotros sobre el agua que existía en esta área en el pasado ".
Para respaldar esta nueva hipótesis, Smith realizó experimentos en su laboratorio con equipos diseñados para medir valores dieléctricos. Para simular las condiciones debajo del casquete polar sur de Marte lo mejor posible, su equipo congeló las arcillas a -50 C y las midió nuevamente.algo que nunca se había hecho antes. Smith agrega que las absorciones infrarrojas atribuibles a estos minerales están presentes en los espectros de reflectancia del infrarrojo cercano visible del orbital del polo sur. Debido a que estos minerales están presentes en el polo sur y pueden causar los reflejos, el equipo creeeste es un escenario más viable que la presencia de agua líquida. No se requiere sal ni calor.
"Usamos nuestras mediciones de laboratorio de minerales de arcilla como entrada para un modelo de reflexión de radar y descubrimos que los resultados del modelo coincidían muy bien con los datos reales observados", dijo Dan Lalich, investigador postdoctoral en el Centro Cornell.para Astrofísica y Ciencias Planetarias en la Universidad de Cornell y segundo autor del estudio. "Si bien es decepcionante que el agua líquida no esté realmente presente debajo del hielo hoy, esta es una observación interesante que podría ayudarnos a aprender más sobre las condiciones en el antiguo Marte."
"Analizamos los datos del radar MARSIS e identificamos observaciones con valores de alta potencia en la base de los depósitos estratificados del polo sur, tanto en la región del lago propuesta como en otros lugares", dijo Jenny Whitten, coautora y científica planetaria del Departamentode Ciencias de la Tierra y el Medio Ambiente en la Universidad de Tulane.
"La primera razón por la que los reflectores brillantes no pueden ser agua es porque algunos de ellos continúan desde el subsuelo hacia la superficie. Si ese es el caso, entonces deberíamos ver manantiales, lo cual no es así", dijo Stefano Nerozzi, postdoctoralmiembro del Laboratorio Lunar y Planetario y del Departamento de Geociencias de la Universidad de Arizona y coautor. "No solo eso, sino que varios reflectores están apilados uno encima del otro, y algunos incluso se encuentran justo en el medio del casquete polar.. Si esto fuera agua, sería físicamente imposible ".
Poniendo los resultados en perspectiva, Smith dice que la respuesta es clara.
"Ahora, tenemos la trifecta. Uno, medimos las propiedades dieléctricas de materiales que se sabe que existen en más del 50 por ciento de la superficie de Marte y encontramos que tienen valores muy altos. Dos, modelamos cómo responderían esos númerosen las condiciones del polo sur de Marte y encontramos que coincidían bien con las observaciones de radar. Tres, demostramos que estos minerales están en el polo sur. Debido a que la teoría del agua líquida requería cantidades increíbles de calor, que es de seis a ocho veces más queMarte proporciona, y más sal que Marte, ya era inverosímil. Ahora, las arcillas pueden explicar las observaciones sin absolutamente ningún calificativo o asterisco ".
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