Mientras recorre el lecho de un antiguo lago en Marte, el rover Perseverance de la NASA está reuniendo una colección de rocas única en su tipo. El explorador del tamaño de un automóvil está perforando metódicamente la superficie del Planeta Rojo y extrayendo núcleos de lecho de roca que almacena en resistentes tubos de titanio. Los científicos esperan algún día devolver los tubos a la Tierra y analizar su contenido en busca de rastros de vida microbiana incrustada.
Desde que aterrizó en la superficie de Marte en 2021, el rover ha llenado 20 de sus 43 tubos con núcleos de lecho de roca. Ahora, los geólogos del MIT han determinado de forma remota una propiedad crucial de las rocas recolectadas hasta la fecha, lo que ayudará a los científicos a responder preguntas clave sobre el pasado del planeta.
En un estudio publicado hoy (4 de marzo) en la revista Earth and Space Science , un equipo del MIT informa que han determinado la orientación original de la mayoría de las muestras de roca recolectadas por el rover hasta la fecha. Utilizando los propios datos de ingeniería del rover, como la posición del vehículo y su taladro, los científicos pudieron estimar la orientación de cada muestra de lecho de roca antes de que fuera perforada en el suelo marciano.
Los resultados representan la primera vez que los científicos han orientado muestras de lecho de roca en otro planeta. El método del equipo se puede aplicar a muestras futuras que recolecte el rover a medida que expande su exploración fuera de la antigua cuenca. Reunir las orientaciones de múltiples rocas en varios lugares puede dar a los científicos pistas sobre las condiciones en Marte en las que se formaron originalmente las rocas.
"Hay tantas preguntas científicas que dependen de la capacidad de conocer la orientación de las muestras que traemos de Marte", dice el autor del estudio, Elias Mansbach, estudiante de posgrado en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT. P>
"La orientación de las rocas puede decir algo sobre cualquier campo magnético que pueda haber existido en el planeta", añade Benjamin Weiss, profesor de ciencias planetarias en el MIT. "También se puede estudiar cómo fluían el agua y la lava en el planeta, la dirección del viento antiguo y los procesos tectónicos, como lo que se levantó y lo que se hundió. Por eso es un sueño poder orientar el lecho de roca en otro planeta, porque se va para abrir tantas investigaciones científicas."
Los coautores de Weiss y Mansbach son Tanja Bosak y Jennifer Fentress del MIT, junto con colaboradores de múltiples instituciones, incluido el Jet Propulsion Laboratory de Caltech.
Cambio profundo
El rover Perseverance, apodado "Percy", está explorando el suelo del cráter Jezero, un gran cráter de impacto cubierto de rocas ígneas, que pueden haber sido depositadas a partir de erupciones volcánicas pasadas, así como rocas sedimentarias que probablemente se formaron a partir de rocas secas hace mucho tiempo. ríos que desembocaban en la cuenca.
"Marte alguna vez fue cálido y húmedo, y existe la posibilidad de que haya vida allí alguna vez", dice Weiss. "Ahora hace frío y está seco, y algo profundo debe haber sucedido en el planeta".
Muchos científicos, incluido Weiss, sospechan que Marte, al igual que la Tierra, alguna vez albergó un campo magnético que protegía al planeta del viento solar. Entonces las condiciones pueden haber sido favorables para el agua y la vida, al menos por un tiempo.
"Una vez que ese campo magnético desapareció, el viento solar (este plasma que hierve del sol y se mueve más rápido que la velocidad del sonido) simplemente chocó contra la atmósfera de Marte y puede haberlo eliminado a lo largo de miles de millones de años", dice Weiss. "Queremos saber qué pasó y por qué".
Las rocas debajo de la superficie marciana probablemente contengan un registro del antiguo campo magnético del planeta. Cuando las rocas se forman por primera vez en la superficie de un planeta, la dirección de sus minerales magnéticos la establece el campo magnético circundante. La orientación de las rocas puede ayudar así a rastrear la dirección y la intensidad del campo magnético del planeta y cómo cambió con el tiempo.
Dado que el rover Perseverance estaba recolectando muestras de lecho de roca, junto con suelo superficial y aire, como parte de su misión exploratoria, Weiss, que es miembro del equipo científico del rover, y Mansbach buscaron formas de determinar la orientación original del lecho de roca del rover. muestras como primer paso hacia la reconstrucción de la historia magnética de Marte.
"Era una oportunidad increíble, pero inicialmente no existía ningún requisito de misión para orientar la base de roca", señala Mansbach.
Sigue adelante
Durante varios meses, Mansbach y Weiss se reunieron con ingenieros de la NASA para elaborar un plan sobre cómo estimar la orientación original de cada muestra de lecho de roca antes de perforarla en el suelo. El problema era un poco como predecir en qué dirección apunta un pequeño círculo de bizcocho, antes de girar un cortador de galletas redondo para sacar un trozo. De manera similar, para tomar muestras del lecho de roca, Perseverance introduce un taladro en forma de tubo en el suelo en un ángulo perpendicular y luego saca el taladro directamente hacia afuera, junto con cualquier roca que penetre.
Para estimar la orientación de la roca antes de perforarla en el suelo, el equipo se dio cuenta de que necesitaban medir tres ángulos, el hade, el azimut y el balanceo, que son similares al cabeceo, la guiñada y el balanceo de un barco. El hade es esencialmente la inclinación de la muestra, mientras que el acimut es la dirección absoluta a la que apunta la muestra en relación con el norte verdadero. El rollo se refiere a cuánto debe girar una muestra antes de volver a su posición original.
Al hablar con ingenieros de la NASA, los geólogos del MIT descubrieron que los tres ángulos que necesitaban estaban relacionados con mediciones que el rover realiza por sí solo durante sus operaciones normales. Se dieron cuenta de que para estimar el hade y el azimut de una muestra podían utilizar las mediciones del rover de la orientación del taladro, ya que podían asumir que la inclinación del taladro es paralela a cualquier muestra que extraiga.
Para estimar el movimiento de una muestra, el equipo aprovechó una de las cámaras a bordo del rover, que toma una imagen de la superficie donde el taladro está a punto de tomar muestras. Razonaron que podían utilizar cualquier característica distintiva en la imagen de la superficie para determinar cuánto tendría que girar la muestra para volver a su orientación original.
En los casos en que la superficie no presentaba características distintivas, el equipo utilizó el láser a bordo del rover para hacer una marca en la roca, en forma de letra "L", antes de perforar una muestra, un movimiento al que se hizo referencia en broma en el vez como el primer graffiti en otro planeta.
Combinando todos los datos de posicionamiento, orientación e imágenes del rover, el equipo estimó las orientaciones originales de las 20 muestras de lecho rocoso marciano recolectadas hasta ahora, con una precisión comparable a la orientación de rocas en la Tierra.
"Conocemos las orientaciones con una incertidumbre de 2,7 grados, lo que es mejor que lo que podemos hacer con las rocas de la Tierra", afirma Mansbach. "Ahora estamos trabajando con ingenieros para automatizar este proceso de orientación para que pueda realizarse con otras muestras en el futuro".
"La siguiente fase será la más emocionante", afirma Weiss. "El rover saldrá del cráter para encontrar las rocas más antiguas conocidas en Marte, y es una oportunidad increíble poder orientar estas rocas y, con suerte, descubrir muchos de estos procesos antiguos".
Más información: Benjamin P. Weiss et al, Muestras de lecho de roca orientadas perforadas por el rover Perseverance en Marte, Ciencias de la Tierra y el espacio (2024). DOI:10.1029/2023EA003322
Proporcionado por el Instituto de Tecnología de Massachusetts
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre investigación, innovación y enseñanza del MIT.
