El manto de Marte puede ser más complicado de lo que se pensaba. En un nuevo estudio publicado hoy en la revista afiliada a Nature Informes científicos , Los investigadores de LSU documentan los 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, Instituto de Tecnología de Georgia, NASA Ames, y el Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie en Francia.

Descubrieron que la química inusual de los flujos de lava alrededor del Elíseo 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, lo que hace que diferentes capas del manto se derritan a diferentes temperaturas a medida que ascienden a la superficie con el tiempo.

Elysium es un complejo volcánico gigante en Marte, el segundo más grande detrás de Olympic Mons. 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 de la Mars Orbiter Camera, o MOC, a bordo del Mars Global Surveyor, o MGS, Misión.

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 de 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 que a menudo se considera geológicamente silencioso.

"La mayoría de las características volcánicas que observamos en Marte tienen una antigüedad de entre 3 y 4 mil millones de años, "Susko dijo." Hay algunos parches de flujos de lava en Elysium que estimamos que tienen entre 3 y 4 millones de años, por lo que 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, Susko dijo:aunque se necesitan más investigaciones para confirmar esto. "Por lo 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, investigadores del Laboratorio de Ciencias Planetarias de LSU, o PSL, encontró que regiones particulares de Elysium y el subsuelo poco profundo circundante de Marte son geoquímicamente anómalas, extraño incluso en relación con otras regiones volcánicas de Marte. Están empobrecidos en los elementos radiactivos torio y potasio. Elysium es una de las dos únicas provincias ígneas de Marte donde los investigadores han encontrado niveles tan bajos de estos elementos hasta ahora.

"Como el torio y el potasio son radiactivos, son algunas de las firmas geoquímicas más fiables que tenemos en Marte, "Dijo Susko." Actúan como balizas que emiten sus propios fotones gamma. Estos elementos también se acoplan a menudo en entornos volcánicos en la Tierra ".

En su nuevo periódico, Susko y sus colegas comenzaron a reconstruir la historia geológica de Elysium, una región volcánica expansiva en Marte caracterizada por una química extraña. Intentaron descubrir por qué algunos de los flujos de lava de Elysium son tan inusuales geoquímicamente, o por qué tienen niveles tan bajos de torio y potasio. ¿Es porque como han sospechado otros investigadores, ¿Los glaciares ubicados en esta región alteraron hace mucho tiempo 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 otras erupciones volcánicas en Marte?

Quizás el manto haya cambiado con el tiempo, lo que significa que los flujos de erupciones volcánicas 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 masivo de Marte a lo largo del tiempo geológico. con información importante para futuras misiones 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 un futuro próximo. El manto de Marte probablemente tiene una historia muy diferente a la del manto de la Tierra porque las placas tectónicas en la Tierra están ausentes en Marte, hasta donde saben los investigadores. La historia del gran interior del planeta rojo también sigue siendo un misterio.

Susko y sus colegas de LSU analizaron datos geoquímicos y morfológicos de superficie de Elysium utilizando instrumentos a bordo del Mars Odyssey Orbiter (2001) y Mars Reconnaissance Orbiter (2006) de la NASA. Tuvieron que tener en cuenta el polvo que cubre la superficie de Marte después de las fuertes tormentas de polvo, para asegurarse de que la química del subsuelo poco profundo reflejara realmente 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 del sureste más jóvenes son geoquímicamente diferentes de las regiones más antiguas, y que estas diferencias de hecho se relacionan con procesos ígneos, no procesos secundarios como la interacción del agua o el hielo con la superficie de Elysium en el pasado.

"Determinamos que, si bien podría haber habido agua en esta área en el pasado, las propiedades geoquímicas en el metro superior a lo largo de esta provincia volcánica son indicativas de procesos ígneos, ", Dijo Susko." Creemos que los niveles de torio y potasio aquí se agotaron con el tiempo debido a erupciones volcánicas durante miles de millones de años. Los elementos radiactivos fueron los primeros en desaparecer en las primeras erupciones. Estamos viendo cambios en la química del manto a lo largo del 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 tales minerales podrían originarse en la superficie de Marte, y son visibles solo en raros volcanes libres de polvo.

"En Elysium, estamos viendo que la química general cambia con el tiempo, utilizando una técnica que potencialmente podría desbloquear la historia magmática de muchas más regiones de Marte, " él dijo.

Susko especula que el peso mismo 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 provocado que diferentes profundidades del manto de Marte se derritan a diferentes temperaturas. En diferentes regiones de Elysium, Los flujos de lava pueden provenir de diferentes partes del manto. Al ver 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 que pueda estar estratificado por debajo del Elíseo.

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 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 encuentran en la Tierra debido a la intemperie y las interacciones del agua ígnea. Por décadas, así es también como imaginamos a Marte, como una roca sin vida, lleno de cráteres con una serie de volcanes inactivos durante mucho tiempo. Teníamos una vista muy simple del planeta rojo. Pero cuanto más miramos a Marte, menos parecido a la luna se vuelve. Estamos descubriendo más variedad en tipos de rocas y composiciones geoquímicas, como se ve a través de la travesía del Curiosity Rover en Gale Crater, y más potencial para la utilización de recursos viables y capacidad para sostener una población humana en Marte. Es mucho más fácil sobrevivir en un cuerpo planetario complejo que lleva los productos minerales de una 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 gigantes podría afectar el derretimiento del manto para producir el tipo de química observada dentro de Elysium.