Paseando por las llanuras de Marte

A medida que va pasando el tiempo y avanza la investigación sobre nuestro planeta vecino, Marte, nos vamos haciendo una imagen más completa de este planeta, que hasta hace pocos años se consideraba estático. No fue hasta la llegada de la sonda espacial Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), de la NASA, cuando se comenzaron a observar dunas en movimiento, cambios estacionales y remolinos de polvo por todo el planeta, demostrando que este planeta se halla en constante cambio, al igual que el nuestro. 

De investigar las dunas y depósitos hallados en Marte, concretamente en Siria y Daedalia plana (dos llanuras ubicadas dentro de la región volcánica de Tarsis), se han encargado los investigadores Kirby D.Runyona, Christina E.Viviano y Mackenzie Day, autores del trabajo que voy a comentar en esta entrada. 

En Marte la deposición de sedimentos y la erosión eólica producen una gran variedad de relieves en toda la superficie del planeta. La litificación de estas formas de sedimentación constituidas por depósitos de arena, polvo en capas, piroclastos y cenizas volcánicas, ha permitido que fueran erosionadas por el viento, creando estructuras erosivas similares a los yardangs y los ventifactos. El transporte y acumulación de arena, la litificación del depósito resultante y su posterior abrasión y removilización, han creado un ciclo de rocas en la superficie marciana.

Contexto geológico

Las crestas, dunas y otros afloramientos de color claro, forman la unidad de tonos claros, que se encuentra en Siria y Daedalia plana, en al sur del extremo occidental de Valles Marineris (para Siria), y más al oeste (para Daedalia). El volcán Arsia Mons se encuentra aproximadamente a 600 km al oeste de Siria planum y está formado por flujos de lava solidificados y depósitos de cenizas (Richardson et al. 2013).

Lava flows in Daedalia planum (NASA/University of Arizona)

Métodos

La extensión de los depósitos eólicos en Siria y Daedalia plana se identificó a una escala de mapeo digital utilizando un sistema de información geográfica (GIS) y el mosaico de imágenes creado por la cámara THEMIS (Thermal Emission Imaging System) de la nave Odyssey (Fergason et al., 2013). Para comparar la morfología de las crestas de tonos claros con los parámetros conocidos de las dunas marcianas y terrestres, se cartografiaron las crestas y se contaron las terminaciones y bifurcaciones de las crestas en un área de Siria planum.

Resultados

Tras realizar el mapeo digital con la cámara THEMIS, la unidad de tonos claros se manifiesta como una roca de forma irregular que se asienta sobre llanuras de lava y está concentrada a lo largo de los bordes de los cráteres Para estudiar el proceso erosivo y sedimentario, así como la composición del lecho de roca, se han usado datos de composición del Espectrómetro de Imágenes de Reconocimiento Compacto para Marte (CRISM), que es un espectrómetro que mide la radiación electromagnética visible e infrarroja. 

En el infrarrojo cercano y visible, el polvo en Tharsis y Elysium exhibe una absorción superficial de 1.05 μm en los datos CRISM, lo que indica la presencia de olivino. Los datos recopilados muestran que el polvo marciano tiene un componente magnético, está enriquecido en hierro nanofásico, cloro y azufre y está empobrecido en olivino en relación con los suelos, aunque el olivino y el piroxeno todavía constituyen más de la mitad de los minerales que contienen hierro en el polvo. La presencia de olivino en el polvo, un mineral altamente susceptible a la alteración en presencia de agua líquida, proporciona evidencia de que los procesos acuosos probablemente no jugaron un papel importante en su formación (Goetz et al., 2005). 

Posible historia geológica

Los investigadores consideran que la morfología de la región que contiene la unidad de tonos claros podría haberse formado a través de la siguiente secuencia de eventos:

A. La lava fluyó extensamente sobre el terreno, formando cráteres.

B. Las erupciones depositaron cenizas volcánicas de color claro en las llanuras de lava.

C. Se formaron dunas transversales de sedimento volcánico tras la deposición de la ceniza.

D. Estos depósitos de ceniza y piroclastos se litificaron, bien porque sufrieron una cementación química por sales (Cl y S) sin un proceso acuoso relevante (el olivino permanece inalterado); o bien porque se compactaron en ignimbritas (roca piroclástica formada por deposición y consolidación de materiales magmáticos producidos por erupciones volcánicas explosivas) mientras se desgasificaban.

E. Los sedimentos arrastrados por el viento erosionaron la unidad de tonos claros hasta adquirir su morfología actual y textura desgastada, preservando un registro tanto de deposición eólica como de erosión en yardangs.

Discusión y conclusión

Las texturas superficiales indican que el depósito se erosionó tras el emplazamiento y la litificación. Los patrones de erosión muestran un alargamiento perpendicular a las crestas, en lugar de paralelo, lo que indica erosión desde el norte-noroeste, orientación acorde con el actual régimen de vientos norte-sur simulado por la base de datos climática de Marte.

Las similitudes entre las crestas y las dunas activas actuales son sorprendentes incluso a pesar de la erosión. Las crestas presentan un espaciado uniforme y cierta sinuosidad, típico de muchos tipos de dunas eólicas. Las alturas, longitudes y espaciamientos de las crestas de tonos claros son menores que los mismos parámetros medidos en campos de dunas longitudinales en la Tierra y son similares a las dunas transversales en Marte.

En resumen, se interpreta el depósito de tonos claros como “paleodunas” litificadas de origen volcánico que han sido erosionadas en yardangs y que ahora se asientan sobre flujos de lava antiguos en Siria y Daedalia plana (Runyon et al., 2021). Estas grandes llanuras han sido testigo de numerosos flujos de lava, cada uno cubriendo al anterior. Al estudiar los límites de las distintas capas, los científicos podrán reconstruir el pasado de los grandes volcanes del Planeta Rojo.

Lava flows in Daedalia planum (NASA/University of Arizona)

En la Tierra, los tubos y las cuevas basálticas esculpidas por la lava son estructuras comunes en las zonas volcánicas, pero también se han identificado formas similares en Siria y Daedalia plana, basándose en imágenes orbitales y datos de teledetección. Las cavidades en la lava solidificada hacen posible la precipitación de minerales y el crecimiento microbiano, por lo que representan lugares excelentes donde pueden hallarse rastros de vida microbiana o biofirmas. Por su parecido con las cuevas terrestres, las cuevas de Marte pueden contener un registro de mineralización que nos informaría sobre la actividad acuosa en el pasado. Por tanto, considero que estudiando las cuevas terrestres se podría contribuir sustancialmente al desarrollo de nuevas estrategias de exploración y tecnología para futuras misiones a Marte.

Referencias:

[1] Runyon et al., 2021

Kirby D. Runyon, Christina E. Viviano & Mackenzie Day. (2021) Abraded pyroclastic linear paleodunes in Syria and Daedalia Plana, Mars. Earth and Planetary Science Letters, 557

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X20306634

[2] Richardson et al., 2013

J.A. Richardson, J.E. Bleacher, L.S. Glaze. (2013). The volcanic history of Syria planum, Mars. Journal of Volcanology and Geothermal Research, pp. 1-13: 252

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S037702731200337X?via%3Dihub

[3] Fergason et al., 2013

R.L. Fergason, E.M. Lee, L. Weller. (2013). THEMIS geodetically controlled mosaics of Mars. Lunar and Planetary Science Conference, Abstract

https://astrogeology.usgs.gov/search/map/Mars/Odyssey/THEMIS-Day-IR-Controlled-Mosaic/THEMIS_DayIR_ControlledMosaic_PhoenicisLacus_30S225E_100mpp

[4] Goetz et al., 2005

W. Goetz, et al. (2005). Indication of drier periods on Mars from the chemistry and mineralogy of atmospheric dust. Nature, pp. 62-65: 436.

https://doi.org/10.1038/nature03807

 Marte a ras de suelo

Tras un viaje de 500 millones de kilómetros, el pasado jueves 18 de febrero, el quinto rover enviado por la NASA a Marte, el “Perseverance”, aterrizó en la superficie del planeta rojo, concretamente en el cráter Jezero, situado en el hemisferio norte del planeta.[1] La NASA eligió este cráter como ubicación idónea para el aterrizaje de la misión 'Mars 2020' después de que científicos de todo el mundo examinaran durante casi cinco años, más de 60 ubicaciones. Allí, el Perseverance tendrá la misión de recoger muestras del pasado geológico de Marte para encontrar pistas sobre posibles indicios de vida. (Voosen P.,2021)

Jezero, ¿cómo se formó?

El cráter Jezero se encuentra próximo a la región denominada Isidis Planitia de Marte, donde el impacto de un antiguo meteorito dejó un gran cráter de unos 1.200 kilómetros de diámetro. Este evento, conocido como impacto de Isidis, cambiaría para siempre la composición geológica de la roca del cráter. Hace 4000 millones de años, un impacto posterior dentro de la cuenca de Isidis creó un cráter más pequeño de unos 45 kilómetros de diámetro, al que se llamó Jezero.[2] Isidis Planitia se llenó de agua posteriormente y formó parte de un antiguo océano, mientras que el cráter Jezero se convirtió en un lago que recibió parte del drenaje de un antiguo delta fluvial. (B. L. Ehlmann et al., 2008)

Los primeros pasos del Perseverance

El rover Perseverance, apodado Percy, es un vehículo Mars rover diseñado y fabricado por el Laboratorio de Propulsión a Reacción (Jet Propulsion Laboratory, JPL por sus siglas en inglés) para explorar el cráter Jezero como parte de la misión Mars 2020 del Programa de Exploración de Marte de la NASA.[3] (Taylor, A., 2020)

Su diseño es casi idéntico al del rover Curiosity; cuenta con siete instrumentos científicos para estudiar la superficie marciana empezando desde el cráter Jezero. También lleva a bordo 23 cámaras y dos micrófonos. En la misión también navega el helicóptero explorador Ingenuity, que ayudará al rover Perseverance a encontrar posibles lugares para estudiar.

Según Jessica Samuels, ingeniera y directora de la misión en el JPL, desde que aterrizó el rover en Marte, ha estado realizando una comprobación de todos sus comandos e instrumentos científicos. Además, a través del mástil de su cámara, a dos metros de altura, se ha conseguido obtener una panorámica de su entorno, ha actualizado su software, y ha realizado un breve recorrido para evaluar su movilidad.

Actualmente, el rover está poniendo a prueba su brazo robótico de cinco articulaciones y dos metros de largo, que lleva un taladro de perforación, y en breve, lo hará con su segundo brazo robótico, diseñado para manipular las muestras de polvo y rocas que recoja. Estas muestras se almacenarán en 43 tubos ultraligeros, que serán devueltas a la Tierra para su análisis; actualmente, la NASA y la ESA (European Space Agency) están trabajando en dos misiones para recuperar las muestras en 2031.[4] (Clery, D., & Voosen, P., 2019)

Pisando suelo marciano

Las primeras imágenes enviadas por el Perseverance muestran fragmentos de rocas agujereadas similares a la piedra pómez, con una textura porosa por el gas que escapa de la lava durante su enfriamiento. Sin embargo, también podrían ser rocas sedimentarias erosionadas por la acción del agua y el viento durante miles de años. Además, en las imágenes se divisan grandes rocas oscuras que parecen antiguas rocas volcánicas. 

Para los científicos que trabajan en esta misión es esencial averiguar si se trata de rocas de origen volcánico o sedimentario; si las rocas son volcánicas contendrán trazas de elementos radiactivos con un ritmo de descomposición concreto. Así, cuando las muestras regresen a la Tierra, se podrá datar el momento en el que se produjo la erupción y fijar la edad del lago. El muestreo de una roca volcánica de este tipo "proporcionaría un anclaje crítico para la cronología de los acontecimientos que estamos observando", afirma Ken Farley, científico del proyecto de la misión y geólogo del Instituto Tecnológico de California.

Hasta que los científicos puedan trabajar con esas muestras, el Perseverance puede precisar el origen de las rocas gracias a dos de los instrumentos que tiene, los cuales son capaces de disparar rayos X y luz láser ultravioleta contra las muestras, provocando reacciones que podrían revelar su composición química y mineralógica.[1] (Voosen P., 2021)

Desde la órbita de Marte, el MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) ha detectado, en el delta del cráter Jezero, importantes afloramientos de olivino, un mineral volcánico presente en las rocas magmáticas, que puede utilizarse para datar el pasado volcánico de Marte; y grandes cantidades de carbonatos, que pueden formarse cuando el olivino se expone al agua y al dióxido de carbono, y que se sabe que tienen el potencial de conservar rastros de vida (biofirmas).

El oxígeno presente en los carbonatos podría revelar la temperatura del agua que formó el mineral; el agua templada nos indicaría que Marte fue cálido y húmedo durante millones de años, mientras que el agua casi congelada abogaría por estallidos esporádicos de calor. El carbonato podría incluso contener burbujas de gas -muestras de la antigua atmósfera marciana- que permitirían a los científicos ver si contenía metano u otros gases de efecto invernadero que habrían calentado el Marte primitivo.

Ha pasado más de medio siglo desde que una nave espacial llegara a Marte. Desde entonces, hemos aprendido mucho sobre nuestro misterioso vecino rojo. Sabemos que es el hogar de la montaña más alta del sistema solar, que el polvo marciano es magnético, que Marte solía tener lagos y ríos, que tiene estaciones, que su núcleo podría seguir fundido y que las tormentas de polvo pueden cubrir todo el planeta. Todas estas informaciones nos las han desvelado las distintas misiones que se han enviado a Marte. A lo largo de los próximos diez años, vida estimada del Perseverance, seguramente nos asombraremos al descubrir que muchas de las rocas y minerales presentes en Marte también existen en nuestro planeta, haciendo evidente un pasado común.

Referencias:

[1] Voosen P. (2021). Perseverance will explore history of ancient lake. Science (New York, N.Y.), 371(6532): 870-871.

https://doi.org/10.1126/science.371.6532.870

[2] B. L. Ehlmann, J. F. Mustard, C. Fassett, S. C. Schon, J. W. Head III, D.J. Des Marais, et al. (2008). Clay minerals in delta deposits and organic preservation potential on Mars. Nature Geoscience, 1(6) : 355-358. https://www.nature.com/articles/ngeo207 

[3] Taylor, A. (2020). NASA Prepares to Launch the Mars Rover Perseverance. The Atlantic. https://www.theatlantic.com/photo/2020/07/photos-nasa-prepares-to-launch-the-mars-rover-perseverance/614716/ 

[4] Clery, D., & Voosen, P. (2019). Bold plan to retrieve Mars samples takes shape. Science (New York, N.Y.), 366(6468): 932-933. https://doi.org/10.1126/science.366.6468.932

 

La jarosita, ¿la conexión entre la Antártida y Marte?

Marte es el cuarto planeta más cercano al Sol y el más parecido a la Tierra en el Sistema Solar. Es un planeta terrestre o rocoso, al igual que el nuestro, pero a pesar de su composición, parecida a la de la Tierra, Marte es muy diferente en varios aspectos.

Estudios acerca de la geología de Marte han revelado que su corteza, de 25 a 80 km de espesor, contiene silicio, calcio y altas concentraciones de hierro y oxígeno, que producen óxido de hierro y que son responsables de la apariencia rojiza del planeta. La superficie del planeta está cubierta de regolitos, un conglomerado de materiales no consolidados, como fragmentos de roca, granos minerales y polvo.

El planeta rojo no siempre fue tan polvoriento y desolado como lo conocemos hoy en día. Los mapas de superficie elaborados gracias a los datos de las sondas Mariner 9, Viking y Mars Global Surveyor revelan redes de valles y evidencias de arroyos que corrieron por las laderas de las montañas. Sin embargo, casi toda el agua en Marte hoy existe en forma de hielo de agua y hielo seco (dióxido de carbono congelado) ​en sus casquetes polares y en cráteres, donde el hielo parece estar enterrado debajo de una delgada capa de polvo superficial y rocas, como en Deuteronilus Mensae.

Al igual que la Tierra se encuentra en un periodo interglacial, Marte quedó sumergido en su propia edad de hielo. Científicos como el geólogo de la Universidad de Milán-Bicocca Giovanni Baccolo, mientras buscaban minerales que pusieran de manifiesto los efectos de las glaciaciones en la Antártida a lo largo de la historia de la Tierra, encontraron en un núcleo helado de 1.620 metros de profundidad, un mineral de tonalidades marrones muy poco común en la Tierra, pero muy abundante en Marte, la jarosita. 

La jarosita es un sulfato de hidróxido férrico-potásico [KFe3+3(SO4)2(OH)6], y en la Tierra se forma como resultado de la meteorización ácida-oxidativa a baja temperatura de los minerales que contienen hierro en entornos con agua limitada. (Madden, M. E., et al., 2004) El agua limitada no sólo es necesaria para la formación de la jarosita, sino que es fundamental para su conservación a largo plazo. La presencia de jarosita en Marte se ha interpretado como una indicación de que los fluidos meteorológicos han estado activos a escala local y durante un intervalo de tiempo geológicamente corto. (Baccolo G, et al., 2021)

Fue en 2004, cuando el Rover Opportunity mientras se desplazaba sobre capas de grano fino en Marte, encontró este mineral, lo que supuso una revolución, ya que la jarosita necesita agua para formarse, demostrando la presencia de este líquido, imprescindible para la vida, en el planeta rojo. Son muchas las interpretaciones que han querido explicar la presencia tan abundante de jarosita en los sedimentos superficiales de Marte, ya que el planeta carece de agua suficiente. Algunas teorías apuntan a la posibilidad de que la jarosita haya precipitado en los depósitos de “hielo antiguo” debido a la meteorización glacial del polvo. Esa misma explicación se ha dado a los hallazgos de jarosita en el hielo profundo de la Antártida, donde se han encontrado cristales de este mineral adheridos a partículas residuales ricas en sílice en el núcleo de hielo del Domo de Talos (Antártida oriental); estos hallazgos se han interpretado como productos de la meteorización del polvo eólico y aerosoles atmosféricos ácidos. 

El campamento Domo Talos es la infraestructura que sirve de base al Talos Dome Ice Core (TALDICE), que es un proyecto europeo de investigación de núcleos de hielo (Italia, Francia, Alemania, Suiza y Reino Unido) destinado a recuperar un núcleo de hielo a través de los dos interglaciales previos (aproximadamente 250 000 años), desde el domo Talos, que es un domo periférico de la Antártida Oriental.

Sin embargo, otros estudios atribuyen la existencia de jarosita en la Antártida basándose en los meteoritos encontrados en los campos de hielo azul de la Antártida. En estos meteoritos es común encontrar una corteza de meteorización rica en jarosita y sílice, lo que sugiere una alteración ácida.  La corteza de estos meteoritos se ha explicado asumiendo que la meteorización se produjo una vez que los meteoritos estuvieron expuestos en la superficie del hielo, debido a la interacción con especies atmosféricas ácidas y pequeñas cantidades de agua líquida. (Hallis, L. J., 2013) 

A partir de este descubrimiento, Baccolo y el resto de su equipo seguirá estudiando los núcleos helados de la Antártida para conocer el papel de los antiguos depósitos de hielo de Marte en la formación de minerales.

Como comentario de la autora de esta entrada, me gustaría explicar porque he escogido este tema para comenzar el blog. Me sorprendió escuchar durante estos días que no sólo la NASA enviaba a Marte la misión rover Mars 2020 para explorar más a fondo este planeta, sino que otros países enviaban también sus propias misiones con el fin de encontrar evidencias de que haya existido o exista vida en Marte. Por ello, empecé a indagar sobre Marte, y la atracción que este planeta ha despertado siempre en el ser humano. ¿Fue Marte, en el pasado, un planeta similar a la Tierra? Un buen punto de partida para responder a esta pregunta puede ser estudiar la geología de Marte y compararla con ciertos entornos parecidos en la Tierra.

Referencias:

• Baccolo, G., Delmonte, B., Niles, P. B., Cibin, G., Di Stefano, E., Hampai, D., Keller, L., Maggi, V., Marcelli, A., Michalski, J., Snead, C., & Frezzotti, M. (2021). Jarosite formation in deep Antarctic ice provides a window into acidic, water-limited weathering on Mars. Nature communications, 12(1): 436. 

https://doi.org/10.1038/s41467-020-20705-z

• Madden, M. E., Bodnar, R. J., & Rimstidt, J. D. (2004). Jarosite as an indicator of water-limited chemical weathering on Mars. Nature, 431(7010): 821–823. https://doi.org/10.1038/nature02971

• Hallis, L. J. (2013). Alteration assemblages in the Miller Range and Elephant Moraine regions of Antarctica: comparisons between terrestrial igneous rocks and Martian meteorites. Meteoritics & Planetary Science, 48: 165-179. https://doi.org/10.1111/maps.1204

El salto de la paleontología al universo

La búsqueda de vida fuera de la Tierra, preocupando al ser humano desde ya muchos años. Todo tipo de métodos han sido usados para este propósito, sin éxito alguno. Las agencias espaciales encargadas de la investigación por medio de robots en otros planetas, especialmente Marte, nunca esperarían que la paleontología pudiera arrojar luz sobre el asunto.

INTRODUCCIÓN:

Durante la última década, las diferentes sondas robóticas que exploran la superficie de Marte están descubriendo una realidad distante de un planeta poco activo, seco e inhabitable. La detección de distintas morfologías exteriores denota la posibilidad de que existieron ambientes potencialmente habitables que pudieron albergar una biosfera. No obstante, las características de estos ambientes serían extremas, lo que complica el estudio de la hipotética vida de Marte.

Ilustración 1: Marte.

A partir del estudio de estas formas se tiene constancia de que Marte estuvo expuesto a tres grandes etapas ambientales: una hidrosfera neutra a ligeramente ácida y un tanto oxidante; una hidrosfera ácida y fuertemente oxidante; y una desecación y enframiento generalizado. Estas tres situaciones tienen sus análogos en la Tierra (aunque pueden estar muy limitadas), por lo que su estudio y el de su relación con formas de vida puede ser llevado a cabo. De este modo, se han observado la relación de microorganismos en condiciones ácidas e hipersalinas.

Todas estas cuestiones están desarrolladas en mayor profundidad en la publicación de David C. Fernández Remolar: Preservation of biological traces under extreme conditions as a proxy to search for life in Mars.