La actividad volcánica en Marte cambia las suposiciones del planeta rojo

Durante décadas, los científicos planetarios asumieron que Marte estaba muerto.

Geológicamente, eso es. Más pequeño que la Tierra, el planeta se habría enfriado más rápido que el nuestro después de su formación. Fue, durante un tiempo, bastante volcánicamente activo. Sin embargo, según se piensa, cuando la temperatura interior descendió gradualmente, también lo hizo la capacidad del planeta para generar actividad geológica a gran escala, como enormes volcanes y martemotos.

Los descubrimientos recientes, sin embargo, desmienten esa creencia. Da la casualidad de que Marte es sólo principalmente muerto; Los científicos han descubierto que una gran región de Marte ha sido propensa a terremotos e incluso a actividad volcánica leve en tiempos geológicos recientes, lo que indica algo se está gestando debajo de la superficie. ¿Pero que?

Al revisar los datos de varias misiones robóticas a Marte, un equipo de científicos planetarios ha llegado a la sorprendente conclusión que una inmensa torre de material caliente que se mueve hacia arriba en el manto del planeta está empujando la corteza desde abajo, creando una presión que está agrietando la superficie y provocando actividad tectónica. Llamado penacho del manto, puede ser una característica relativamente nueva en el interior de Marte, y una que tiene análogos en, o más bien, debajo de la Tierra. Incluso puede tener implicaciones para la vida existente en Marte, o más exactamente, debajo eso. La obra fue publicada en Naturaleza Astronomía.

Marte fue una vez un planeta fuertemente volcánico. La superficie todavía está salpicada de estos antiguos montículos, incluido uno llamado Olympus Mons. Este monstruo tiene más de 600 kilómetros de diámetro, aproximadamente igual a la longitud del estado de Colorado, y se eleva 21 kilómetros por encima de la elevación promedio de la superficie de su planeta, aproximadamente dos veces y media más alto que el Monte Everest. Aunque otros volcanes en Marte son más pequeños, todavía son enormes y terriblemente viejos.

El vulcanismo a gran escala comenzó antes de que Marte tuviera mil millones de años y estuvo activo durante aproximadamente mil millones de años después. A nivel mundial, la construcción de volcanes se detuvo después de eso. Hay evidencia de algunos flujos de lava en Olympus Mons que datan de hace solo unos pocos millones de años, pero estos son eventos a pequeña escala y probablemente esporádicos. Hace unos tres mil millones de años, la era de la construcción de volcanes activos en Marte había terminado. A modo de comparación, la mayoría de los volcanes activos en la Tierra tienen menos de un millón de años.

Hasta hace poco los científicos consideraban que el final de la historia del vulcanismo en el Planeta Rojo. Sin embargo, las naves espaciales que orbitan Marte han capturado recientemente imágenes de alta resolución que muestran que el capítulo final aún no se ha escrito. En una región llamada Cerberus Fossae hay un gran número de grietas en la superficie (fosas son trincheras o fisuras), y una de esas características tiene vetas oscuras de material que corren a lo largo de docenas de kilómetros. Las mediciones desde la órbita muestran que el material está cargado con piroxeno, un mineral asociado con eventos volcánicos explosivos llamados flujos piroclásticos. Sorprendentemente, estas salidas pueden haber ocurrido hace solo unas decenas de miles de años. Esa es reciente, y apunta hacia la actividad en curso debajo de la superficie.

Además, en 2018, módulo de aterrizaje InSight de la NASA aterrizó en Marte en una región llamada Elysium Planitia, a unos 1.600 kilómetros de Cerberus Fossae. Una misión para ayudar a medir lo que sucede debajo de la superficie marciana, InSight tiene un sismómetro que ha detectado cientos de pequeños martemotos en los últimos años, y varios que tenían una energía moderada. La gran mayoría de ellos parecen haber venido de la dirección de Cerberus Fossae. Una vez más, esto indica que es posible que el manto marciano aún no esté completamente muerto.

En el reciente Naturaleza Astronomía estudiar el científicos se centraron en esta región de Marte Gran parte de la superficie del planeta muestra características de compresión como crestas arrugadas, formadas cuando la superficie de un planeta se contrae a medida que se enfría. Sin embargo, Elysium Planitia es una protuberancia en la superficie: evidencia de extensión, un estiramiento de la corteza a medida que se expande el área local. Las grietas que componen Cerberus Fossae son fisuras donde la corteza se ha separado de esta extensión. Los científicos también notaron que los pisos de los cráteres de impacto que se formaron hace muchos millones de años están inclinados lejos del centro de la protuberancia, lo que se esperaría si se formaran antes de que la superficie fuera empujada hacia arriba. Juntos, estos hallazgos indican que lo que sea que haya causado el levantamiento es relativamente joven.

Toda esta evidencia es consistente con una pluma del manto. La idea básica de una pluma es familiar, si alguna vez ha visto hervir agua o un globo aerostático en vuelo: en un fluido, el material caliente se eleva y el material frío se hunde, un proceso llamado convección. El núcleo de un planeta está caliente y el manto que se encuentra sobre él está algo más frío, por lo que el material calentado en la base asciende.

La curva aquí es que gran parte del manto de Marte (y la Tierra) es en realidad sólido; es un error pensar que es un líquido. Pero la convección puede funcionar incluso en un sólido. El material de silicato que constituye la mayor parte de un manto es cristalino y puede haber fallas y roturas en el patrón de cristal. Bajo las enormes presiones subterráneas, los átomos del material que se encuentra debajo pueden llenar estas grietas en la estructura en un proceso llamado fluencia por dislocación. De esta manera, el material más caliente más cercano al núcleo puede ascender lentamente, esencialmente fluyendo. Es un proceso extremadamente lento; el manto de la Tierra fluye a una velocidad de unos dos centímetros al año. Esa es la mitad de la tasa de crecimiento de tus uñas.

No está claro exactamente cómo se forman las plumas del manto. En la base del manto sobre el núcleo, un punto más caliente que el promedio puede crear una región de convección más fuerte, donde el material fluye en una columna más restringida. Este penacho sube a la superficie durante decenas o cientos de millones de años, y cuando se acerca a la corteza la presión es mucho menor y el material sólido puede licuarse. Se extiende, formando un casquete en forma de hongo que empuja hacia arriba sobre la corteza, provocando una característica de extensión como la que se ve en Elysium Planitia.

Este escenario explicaría esencialmente todas las anomalías en Cerberus Fossae: el levantamiento, las grietas, las erupciones volcánicas, los terremotos. Las mediciones del campo de gravedad de Marte incluso muestran que el campo es ligeramente más débil debajo de Cerberus Fossae, lo que sería consistente con un manto de menor densidad que empuja hacia arriba debajo de la corteza. Esto indica que el levantamiento se sostiene muy profundo bajo tierra.

Los científicos usaron modelos informáticos para simular la geofísica de Marte y descubrieron que una columna entre 95 y 285 grados centígrados más caliente y un poco menos densa que el manto circundante, centrada casi directamente debajo de las fosas, sería suficiente. Formaría un casquete que se extendería a lo largo de unos 2.500 kilómetros y empujaría la corteza hacia arriba aproximadamente un kilómetro, igualando de nuevo a Cerberus Fossae. También sería una característica joven: la actividad en Cerberus Fossae y sus alrededores parece haber comenzado hace unos 350 millones de años, mucho después de que todos los demás motores a gran escala dentro del planeta se apagaran efectivamente.

Aunque el modelo de la pluma coincide perfectamente con los datos observados, los científicos reconocen que podría haber otras explicaciones. Por ejemplo, una gota de material del manto de densidad ligeramente más baja podría estar sentada allí debajo de la región, lo que explicaría las lecturas de gravedad, aunque no explicaría el levantamiento ni nada más. La idea que cubre la mayor parte del terreno, literalmente, es una pluma de manto.

Si la hipótesis es correcta, entonces esta es una noticia importante. Por un lado, muchas de las conclusiones que los científicos han sacado sobre el interior marciano basadas en las mediciones sísmicas de InSight asumen que Elysium Planitia es aburrido, solo otro lugar en Marte. Si está sentado en la tapa de una tremenda columna de material caliente de baja densidad, eso cambia la forma en que debemos interpretar los datos de InSight.

Y aunque es un poco exagerado por ahora, la columna también podría tener implicaciones para la vida. Los científicos asumen que el agua debajo de la superficie de Marte toma la forma de hielo, pero una columna de manto cálido podría calentar bolsas de agua lo suficiente como para volverse líquida. En la Tierra, la vida necesita agua líquida, por lo que puede que no sea demasiado tonto considerar la posibilidad de la biología en las profundidades de la superficie de Marte.

En cuyo caso, es posible que Marte no esté completamente muerto ni geológicamente ni en el sentido biológico más común. Recién comenzamos a comprender la verdadera naturaleza del Planeta Rojo, y cuanto más miramos, más descubrimos que todavía le queda una pequeña patada.

Este es un artículo de opinión y análisis, y las opiniones expresadas por el autor o autores no son necesariamente las de Científico americano.