Comparación de Th / U medida e integrada en el tiempo en circón. El panel a es para circonitas ígneas terrestres más antiguas conocidas, mientras que el panel b es para los circones detríticos terrestres más antiguos conocidos de Australia Occidental. Medias integradas en el tiempo calculadas a partir de la relación 208Pb / 206Pb medida y la edad 207Pb / 206Pb. Los datos correspondientes se pueden encontrar en Crédito:Nature Communications, doi:10.1038 / s41467-019-10382-y
En la actualidad, muchos relatos respaldan la presencia de agua líquida en Marte, donde los minerales hidratados dan testimonio de procesos pasados de meteorización acuosa en meteoritos marcianos como NWA 7533/7034. Los científicos planetarios tienen como objetivo estimar el momento de la meteorización en la corteza marciana para ayudar a comprender su evolución. la disponibilidad de agua líquida y la habitabilidad en Marte. En un estudio reciente, Martin Guitreau y Jessica Flahaut en la Universidad de Manchester, REINO UNIDO., y el Centro Nacional de Investigaciones Científicas de Francia, presentó un nuevo método basado en sistemas de datación isotópica U-Th-Pb (Uranio-Torio-Plomo). Usando la técnica, Guitreau y Flahaut investigaron si los cristales de circón experimentaron alteración acuosa a baja temperatura, similar a las observaciones con cristales detríticos de edad Hadeana de Australia Occidental.
Los datos de NWA 7533 Zircons mostraron evidencia de alteración acuosa, y el modelado del sistema de isótopos U-Th-Pb en evolución indicó que la última alteración ocurrió a finales del período amazónico (227-56 Ma). El hallazgo amplía en gran medida el tiempo en el que el agua líquida estuvo disponible cerca de la superficie marciana, lo que sugiere que Marte aún puede ser habitable. basado en la evidencia. Los resultados del estudio ahora se publican en Comunicaciones de la naturaleza .
El circón es una cápsula del tiempo robusta ampliamente utilizada en geocronología U-Pb y en el estudio de procesos magmáticos / metamórficos en la Tierra. Los científicos planetarios han testificado este proceso utilizando circón detrítico terrestre anterior a 4378 millones de años. Sin embargo, la emisión de partículas alfa y las cascadas de retroceso alfa debido a la desintegración de U y Th pueden dañar la red cristalina, haciendo que la radiación se acumule en el circonio a diferentes velocidades según las concentraciones (relación) de U y Th. Esta etapa se define como el "primer punto de percolación" después del cual los elementos químicos se pueden movilizar más fácilmente que en los cristales prístinos. La amorfización progresiva puede inducir la expansión de la red cristalina y la formación de grietas en el circón para mejorar la sensibilidad del cristal a los eventos térmicos, como se observa con los antiguos circones de Jack Hills. El oeste de Australia.
Dosis de radiación calculadas en función de Th / U en circón. Los paneles a, byc corresponden a datos de estudios previos. Tenga en cuenta la distribución general de los datos en forma de abanico que se abre hacia arriba por encima del primer punto de percolación (etapa en la que los dominios amorfos se conectan). Los datos correspondientes se pueden encontrar en Crédito:Nature Communications, doi:10.1038 / s41467-019-10382-y
En el presente trabajo, Guitreau y Flahaut exploraron si el desacoplamiento entre el Th / U medido y el integrado en el tiempo en Zircon podría representar alteraciones acuosas a baja temperatura y luego describieron los principios de su nuevo método. Cuando los científicos aplicaron el método a circones extraterrestres en la luna para compararlos con los circones marcianos, obtuvieron evidencia de meteorización acuosa a baja temperatura en Marte.
Cuando modelaron la evolución de los sistemas de isótopos U-Th-Pb de circón para determinar el desarrollo del desacoplamiento entre el Th / U medido y el integrado en el tiempo, descubrieron que la alteración ocurrió entre 1500-1700 Ma; como un evento mucho más joven. El evento correspondió al período amazónico tardío, que generalmente se considera frío y seco en Marte. Como resultado, el presente trabajo demostró la disponibilidad de agua cerca de la superficie marciana en el pasado reciente, sugiriendo su presencia en la actualidad.
Para investigar la sensibilidad del circón, los científicos consideraron tanto las modificaciones químicas como el restablecimiento isotópico durante la preservación de la red. Para evaluar estas condiciones, utilizaron criterios visuales macroscópicos y métodos microscópicos, incluida la microscopía electrónica de transmisión, Espectroscopia Raman, Difracción de rayos X, resonancia magnética nuclear y tomografía con sonda atómica. Un más simple, El enfoque indirecto es también calcular la dosis de radiación que sufrió una muestra de circón (eventos de desintegración alfa por gramo de muestra) utilizando la información cronológica proporcionada por los sistemas de isotipos U-Pb y las concentraciones de U y Th. Por ejemplo, cuando los científicos calcularon las dosis de radiación de los conjuntos de datos de circón de Jack Hills, mostraron desacoplamiento entre las proporciones Th / U medidas e integradas en el tiempo en los dominios de circón. En este caso, las dosis de radiación parecían acumularse más allá del primer punto de percolación, sin embargo, el proceso requería verificación antes de su uso en alteraciones acuosas más allá de la Tierra.
IZQUIERDA:Influencia de la movilidad de Pb en las edades actuales de 207Pb / 206Pb y Th / U integrados en el tiempo. El panel (a) muestra el efecto de la pérdida de Pb y la adición de Pb en determinadas edades de 207Pb / 206Pb para un zircón de 4430 Ma con Th / U original de 1, mientras que el panel (b) presenta el efecto de la pérdida de Pb y la adición de Pb sobre la Th / U integrada en el tiempo para el mismo circón. Los porcentajes junto a las curvas de puntos corresponden al grado de pérdida de Pb o adición de Pb. La edad de la perturbación se refiere a la edad en la que se pierde o se agrega el Pb. Tenga en cuenta que la adición de Pb corresponde al aumento local de la concentración de Pb radiogénico y no a la adición de Pb común. Esta figura ilustra la gran sensibilidad de las edades de 207Pb / 206Pb a la movilidad de Pb, mientras que tiene un efecto limitado sobre la Th / U integrada en el tiempo. DERECHA:Th / U integrada en el tiempo en función de la medida para las circonitas marcianas. Los datos son de estudios previos. Tenga en cuenta el gran desacoplamiento entre Th / U medido e integrado en el tiempo para dominios dentro del zircón Z2 de NWA 7533. Th / U medido también está muy fuera del rango magmático común, tanto como lo que se puede ver en los circones de Jack Hills. Las barras de error representan dos errores estándar en las mediciones analíticas. Los datos correspondientes se pueden encontrar en Crédito:Nature Communications, doi:10.1038 / s41467-019-10382-y
A través de extensos experimentos, Guitreau y Flahaut demostraron que el desacoplamiento entre el Th / U medido y el integrado en el tiempo exhibido por los zircones terrestres como un sustituto de las alteraciones del zircón por soluciones acuosas a bajas temperaturas. En comparación, Los científicos demostraron que los circones lunares (lunares) exhibían una Th / U anormalmente alta de acuerdo con el rango común para el circón ígneo (ardiente) basado en larvas terrestres / magma. Esto se esperaba ya que no hay evidencia de agua líquida en la luna.
Similar, Los cristales de circonio marciano obtenidos del meteorito NWA 7533 y la matriz de NWA 7034 mostraron medidas consistentes y relaciones Th / U integradas en el tiempo. Sobre la base de los datos existentes y los cálculos actuales, Guitreau y Flahaut interpretaron la distribución horizontal como evidencia de alteraciones a baja temperatura de los granos de circonio marciano por soluciones acuosas, al igual que los cristales de Australia Occidental. Los presentes hallazgos que utilizan el desacoplamiento entre las relaciones Th / U medidas e integradas en el tiempo reforzaron la idea de la disponibilidad de agua líquida en el subsuelo marciano. El fenómeno indujo una erosión avanzada de los cristales de circón dañados por la radiación.
Resultados del modelo de dos etapas que simula la evolución del circón marciano. Los modelos se ejecutaron para factores de enriquecimiento U de 5 para los paneles (a) y (b), mientras que se utilizó un factor de 2 para los resultados presentados en los paneles (c) y (d). La pre-alteración Th / U se estableció en 1 para los modelos que se muestran en los paneles ayc, y se fijó en 0,5 en los paneles (b) y (d). Las relaciones Th / U aumentadas por la alteración se establecieron en 1–27 y 0.5–27, dependiendo de la pre-alteración Th / U. Las curvas coloreadas corresponden a la Th / U medida en los dominios Z2 de circón. La edad de restablecimiento de U – Pb corresponde a la intersección inferior de la línea general de Discordia mostrada en un estudio anterior y está representada por una línea vertical sólida. Las líneas discontinuas horizontales, que son las intersecciones entre las curvas coloreadas y la línea vertical sólida, indican la Th / U integrada en el tiempo deducida de nuestro modelo. Las zonas sombreadas en gris entre los valores de Th / U de 1 y 2 corresponden a la Th / U integrada en el tiempo que presentan los dominios Z2 de circón. Estos resultados muestran que las Th / U integradas en el tiempo derivadas del modelo actual son más altas que las exhibidas por los dominios zircon Z2, y, por eso, La alteración a 1700 Ma (o 1500 Ma) no puede explicar el desacoplamiento observado entre Th / U medida e integrada en el tiempo en el estudio. Crédito:Nature Communications, doi:10.1038 / s41467-019-10382-y
Para comprender el momento de la meteorización acuosa mariana, Guitreau y Flahaut desarrollaron un modelo de dos etapas de la evolución del isótopo U-Th-Pb en el presente trabajo. Probaron si un evento de aberración (desviación) a 1500 o 1700 Ma podría haber explicado el desacoplamiento observado entre la Th / U medida y controlada por tiempo y la alteración de circón en NWA 7533. En la primera etapa del modelo, Guitreau y Flahaut investigaron la formación de circón en 4430 Ma, seguido de la segunda etapa como un evento de alteración al aumentar las concentraciones de U y Th para alterar el circón en el meteorito NWA 7533. Usando el modelo de dos etapas, demostraron que el uranio podría enriquecerse de 2 a 5 veces la concentración original para coincidir con los datos de Jack Hills y Martian Zircon. Los resultados indicaron que los niveles observados de Th / U podrían haber ocurrido a 1700 Ma o 1500 Ma.
Los científicos implementaron aún más el modelo con una etapa adicional para formar un modelo de tres etapas, utilizando las mismas relaciones Th / U y factores de enriquecimiento de uranio que en el modelo de dos etapas. Los resultados mostraron que si bien las edades de alteración determinadas permanecieron muy jóvenes, las alteraciones específicas registradas por los científicos ocurrieron durante el período amazónico tardío.
Calendario de evolución de la corteza marciana. Se muestran detalles del conocimiento sobre la historia de NWA 7034/7533 y piedras emparejadas. La cristalización ígnea de circones y clastos NWA7034 / 7533 se deriva de estudios previos. Las edades de metamorfismo y alteración son de estudios adicionales. El rango de edad de la brecha también es de investigaciones previas, y también lo es la edad de la expulsión. Los datos correspondientes se pueden encontrar en Crédito:Nature Communications, doi:10.1038 / s41467-019-10382-y
De este modo, Guitreau y Flahaut presentaron sus nuevos datos con evidencia sólida de investigaciones existentes para indicar que el evento de alteración de baja temperatura registrado en los zircones NWA ocurrió a finales del período amazónico en Marte. Suponen que la disponibilidad de agua para la intemperie en el Amazonas tardío probablemente estuvo controlada por la actividad hidrotermal inducida por el impacto.
Las observaciones en el presente estudio fueron consistentes con la alteración de circón posterior a la brecha (fragmentación de la roca), y la actividad volcánica más joven en Marte también podría haber jugado un papel debido a alteraciones en la criosfera actual. Las alteraciones registradas de Zircons en el meteorito NWA 7533 representaron el episodio más joven de alteración acuosa persistente hasta ahora reportado en Marte. Los resultados apoyan el concepto de que Marte aún puede ser habitable en relación con la disponibilidad de agua líquida evidenciada en su pasado reciente.
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