Los científicos planetarios de la Universidad de Brown han propuesto un nuevo escenario para la formación de minerales arcillosos antiguos en Marte que, si se demuestra que es cierto, podría reescribir la historia temprana del planeta rojo.

Hay miles de afloramientos de filosilicatos antiguos en la superficie marciana. Filosilicatos, o arcillas, están formados por la interacción del agua con la roca volcánica, lo que lleva a muchos científicos a concluir que debe haber habido agua superficial sostenida, agua subterránea o sistemas hidrotermales activos en algún momento de la historia marciana. Pero la nueva investigación, publicado en la revista Naturaleza , sugiere que las arcillas pueden haberse formado durante la creación de la propia corteza marciana, mucho antes de que fluyera agua en el planeta.

Respaldado por experimentos de laboratorio y modelos informáticos, los investigadores exponen cómo habría funcionado el escenario. En el sistema solar muy temprano, Se cree que Marte y otros planetas rocosos estaban cubiertos por océanos de magma fundido. A medida que el océano de magma de Marte comenzó a enfriarse y solidificarse, el agua y otros volátiles disueltos se desgasificarían a la superficie, formando una gruesa, atmósfera humeante que rodea el planeta. La humedad y el calor de ese baño de vapor a alta presión habrían convertido vastas franjas de la superficie recién solidificada en arcilla. A medida que el planeta evolucionó durante miles de millones de años, La actividad volcánica y los bombardeos de asteroides habrían cubierto las arcillas en algunos lugares y excavado en otros, lo que lleva a la distribución generalizada pero irregular que se ve hoy en la superficie.

"La receta básica para hacer arcilla es tomar una piedra y agregar calor y agua, "dijo Kevin Cannon, un investigador postdoctoral en la Universidad de Florida Central que dirigió la investigación mientras completaba su Ph.D. en Brown. "Esta atmósfera primordial creada por un océano de magma habría sido la más caliente y húmeda que jamás haya existido en Marte. Es una situación en la que se podría alterar de manera generalizada la corteza y luego simplemente mezclar esos materiales".

Cannon y sus coautores dicen que el escenario ofrece un medio para crear depósitos de arcilla generalizados que no requieren un clima cálido y húmedo o un sistema hidrotermal sostenido en los inicios de Marte. Los modelos climáticos de vanguardia sugieren un Marte temprano donde la temperatura rara vez subía por encima del punto de congelación y donde el flujo de agua en la superficie era esporádico y aislado.

"Una de las complicaciones que surge en la evolución de Marte es que no podemos crear un escenario en el que la meteorización de la superficie tenga la capacidad de producir el grado de alteración mineral que vemos, "dijo Jack Mustard, profesor en el Departamento de Tierra de Brown, Ciencias ambientales y planetarias y coautor del estudio. "Ciertamente no estamos tratando de descartar por completo otros mecanismos de alteración. La meteorización de la superficie y otros tipos de alteraciones seguramente ocurrieron en diferentes puntos de la historia marciana, pero creemos que esta es una forma plausible de explicar gran parte de la arcilla extendida que vemos en los terrenos marcianos más antiguos ".

Para demostrar que el mecanismo que proponen es plausible, los investigadores sintetizaron muestras de rocas que coincidían con la composición del basalto marciano. Luego utilizaron un dispositivo de alta presión para recrear las condiciones de temperatura y presión que pudieron haber estado presentes en medio de la atmósfera de vapor creada por un océano de magma. Después de cocinar las muestras durante dos semanas, el equipo verificó si habían sido alterados y en qué medida.

"Fue realmente notable la rapidez y extensión con la que se alteró este basalto, "Cannon dijo." A las temperaturas y presiones más altas, se comió completamente las partículas de basalto. Es un grado de alteración realmente intenso ".

La atmósfera de vapor asociada con un océano de magma podría haber sobrevivido hasta 10 millones de años o más, Cannon y sus colegas dicen. Eso habría sido suficiente ellos estiman, para crear hasta tres kilómetros de arcilla en la superficie marciana primordial.

Para tener una idea de cuál podría ser el destino de esa arcilla a medida que evolucionara el planeta, los investigadores crearon un modelo informático para simular una losa de corteza marciana con una capa de arcilla de tres kilómetros en la parte superior. Luego simularon los primeros mil millones de años de la historia geológica de Marte, el período en el que la actividad volcánica y el bombardeo de asteroides eran más frecuentes. El modelo mostró que el entierro, La excavación y dispersión de arcillas a lo largo del tiempo creó una distribución de depósitos expuestos similar a lo que se ve hoy en Marte.

"Para ponerle algunos números, las arcillas cubren alrededor del 3 por ciento de las exposiciones de la corteza más antiguas en Marte, ", Dijo Cannon." Estamos encontrando aproximadamente el mismo orden de magnitud en estos modelos ".

Los experimentos de laboratorio y las simulaciones no pueden decir con certeza que este escenario ocurrió, los investigadores dicen, pero sugieren una fuerte hipótesis que podría ser probada durante la futura exploración de Marte.

"Una de las cosas que me gusta de esto es que es realmente comprobable, "dijo Steve Parman, profesor de geología en Brown y coautor del estudio. "Con una muestra devuelta, o tal vez incluso con el equipo analítico en un rover, Soy optimista de que se pueda distinguir este proceso primordial de algún otro proceso de alteración ".

Si el proceso realmente ocurrió, podría tener algunas implicaciones interesantes para la historia temprana de Marte. Además de proporcionar un mecanismo para la formación de arcilla, incluso si Marte fuera tan frío y helado como sugieren los modelos climáticos, el escenario sugiere que vastos depósitos de arcilla estaban —y podrían estar todavía— presentes debajo de la superficie. Esos depósitos podrían explicar por qué la corteza marciana es menos densa de lo esperado para una corteza basáltica, dicen los investigadores. Los depósitos también servirían como grandes depósitos subterráneos de almacenamiento de agua.

"Potencialmente habría habido bastante agua encerrada en estas arcillas enterradas, ", Dijo Parman." Podrías imaginar que si esos depósitos se hubieran calentado por el magmatismo o algún otro proceso, habrían liberado esa agua, quizás proporcionando un suministro transitorio de agua a la superficie. Eso podría tener implicaciones para la habitabilidad pasada ".

Mostaza, quien presidió el comité que estableció los objetivos científicos para el rover Mars 2020 de la NASA, espera que esta nueva hipótesis pueda informar la futura exploración marciana.

"Esta sería una hipótesis muy interesante de probar, ", dijo." Dependiendo de dónde aterrice finalmente el rover, Creo que podríamos obtener las muestras adecuadas para aclarar estas preguntas ".