Los Valles de Athabasca son un sistema de canales de salida del período Amazónico tardío en la región central de Elysium Planitia de Marte , ubicada al sur de Elysium Rise . Son parte de una red de canales de salida en esta región que se entiende que emanan de grandes fisuras en la superficie marciana en lugar de los terrenos caóticos que dan origen a los canales de salida de la circunvalación Chryse . [1] Los Valles de Athabasca en particular emanan de una de las fisuras de Cerberus Fossae y fluyen río abajo hacia el suroeste, limitados al sur por una cresta arrugada durante más de 100 km, antes de desembocar en la llanura volcánica de Cerberus Palus . [2] Se entiende ampliamente que los Valles de Athabasca son el sistema de canales de salida más joven del planeta. [3] [4] [5]
Aunque los investigadores generalmente coinciden en que el valle se formó por el catastrófico derrame de la fisura Cerberus Fossae más al sur, [6] [1] la comunidad científica no ha llegado a un consenso sobre el mecanismo de formación preciso detrás de los Valles de Athabasca, tanto en la naturaleza de los fluidos que atravesaron el valle como en términos de eventos geológicos posteriores que desde entonces han resurgido la región. Los investigadores proponen simultáneamente un origen de agua de inundación (similar a las inundaciones de Missoula que formaron las Channeled Scablands del estado de Washington), un origen de lava de baja viscosidad (similar a los flujos de pāhoehoe de Hawái), un origen glacial o alguna combinación de los mecanismos mencionados anteriormente. La presencia de montículos picados en el fondo del valle también ha sido objeto de debate y sustenta las diferentes hipótesis que se han propuesto, y se ha sugerido de forma variable que son pingoes [7] y conos sin raíces . [8] Se ha propuesto que los terrenos poligonales de escalas variables observados en los valles de Athabasca y aguas abajo en Cerberus Palus tienen características volcánicas y periglaciales. Las interpretaciones sobre estos terrenos difieren fuertemente incluso con respecto al orden en que estas características se superponen a otros eventos en el valle. [9] [10]
El sistema Athabasca Valles se encuentra al sur del pico Albor Tholus de la provincia volcánica Elysium , la segunda provincia volcánica más importante del planeta Marte. Se encuentra dentro de las tierras altas del sur de Marte en una parte difusa de la dicotomía cortical del planeta . Es un valle que tiende de noreste a suroeste en el extremo sur de la provincia Elysium. Cerberus Fossae existe cuesta arriba al noreste de la parte más oriental del valle y marca el terreno en una dirección perpendicular a la tendencia de Athabasca Valles. Aguas abajo al suroeste del sistema de valles se encuentra la llanura Cerberus Palus . [1] La ruta del canal de salida durante su formación probablemente siguió una ruta de tendencia suroeste preexistente, ya que está limitada al sur por una cresta arrugada asociada con tensiones de compresión que emanan de la provincia volcánica Elysium. Emana de su fuente en Cerberus Fossae en dos canales que convergen aproximadamente a 25 km al suroeste de la fisura; Después de otros 80 km, el valle se vuelve distributario , con algunos de sus vástagos rompiendo la cresta arrugada que limita al sur. La evidencia geomorfológica de los depósitos afiliados al valle desaparece en su extremo suroeste bajo flujos de lava recientes. [2] Se cree que los materiales que forman el fondo del valle del sistema son ultramáficos o máficos en composición, caracterizados por una abundancia de Fe y una escasez relativa de K y Th según los datos del Espectrómetro de Rayos Gamma (GRS). Se observa que alguna exhumación eólica ha renovado la superficie del suelo. Además, la extensión y compresión a gran escala son evidentes en la unidad de piso de Athabasca Valles, que puede haber estado asociada con eventos tectónicos regionales anteriores o el vaciado de una cámara de magma subyacente . [11] Algunos investigadores plantean la hipótesis de que la unidad volcánica propuesta para componer el suelo de los Valles de Athabasca (entre otros terrenos) es la unidad de lava de inundación más joven y más grande de Marte, y el único caso de una unidad de lava de inundación que muestra evidencia morfológica de flujo turbulento . En total, se ha cartografiado la extensión superficial de los flujos de lava desembocados que formaron el sistema de los Valles de Athabasca y que cubren una región que se extiende por completo a través de Elysium Planitia hacia el sur, desapareciendo indistintamente en el margen norte de Zephyria Planum y extendiéndose a través de una amplia franja de Cerberus Palus en el sentido este-oeste, abarcando una región casi tan ancha como la Elevación de Elysium. Esta unidad de lava de inundación es tan grande comoOregón [12] y tiene una extensión superficial mayor que la mayor de las grandes provincias ígneas de la Tierra: las Trampas del Decán y Rajamundry del sur de la India . [11] Un terreno lleno de protuberancias se encuentra al noroeste de la desembocadura de los Valles de Athabasca y ha sido datado por el recuento de cráteres como la unidad geológica existente más antigua en el sistema de los Valles de Athabasca, y es de edad Noéica . [13] Se ha descubierto que las fallas extensionales modernas cercanas a la fuente asociadas con las Fosas Cerberus del sur son posteriores a la formación de todas las características del valle, y es probable que sean las características geológicamente más recientes del sistema de los Valles de Athabasca. [14]
Los Valles de Athabasca se encuentran dentro de la región más amplia de Elysium Planitia y atraviesan una vasta franja de llanura que se interpreta que está compuesta principalmente de basaltos de inundación . [5] Los canales de salida de Elysium Planitia central se distinguen de los de la región circundante de Chryse ( Valles de Kasei , Vallis de Ares , etc.) porque parecen emanar de fisuras volcánicas en lugar de terreno caótico . [2] Los Valles de Athabasca son los más occidentales de los canales de salida en Elysium Planitia y el único de los sistemas de canales en esta región que fluye hacia el oeste. Los otros canales de salida principales en esta región son (de oeste a este) los Valles de Grjotá, los Valles de Rahway y los Vallis de Marte . Históricamente, algunos investigadores han asociado el derrame de fluido de los Valles de Athabasca con las formaciones aguas abajo de Marte Vallis y los Valles de Grjotá, pero esta perspectiva cayó en desgracia a medida que se disponía de datos MOC de mayor resolución, lo que permitió recuentos de cráteres actualizados (las fechas de edad de cada fondo de valle son asincrónicas) e interpretaciones geomorfológicas (la roca de lava fresca de alta permeabilidad habría causado una infiltración a gran escala de aguas de inundación errantes mucho antes de llegar a las cabeceras de los otros valles). [8]
De los canales de desagüe de Marte, los Valles de Athabasca han sido de particular interés para la comunidad geológica planetaria marciana, ya que las estimaciones de la edad de los cráteres sugieren que el canal de desagüe podría haberse formado hace tan solo 20 Ma (el más reciente conocido de su tipo en Marte), suponiendo que las unidades de lava de la bahía (sobre las que se realizó la datación del cráter) se depositaron contemporáneamente con la formación del canal de desagüe. Las explicaciones de su formación permitirían a los investigadores delimitar mejor las condiciones hidrológicas en esta región de Marte hasta bien entrada la era amazónica tardía , mucho después de que se cree canónicamente que la mayor parte de la actividad hidrológica en la superficie marciana ha cesado. [5] La inundación más reciente que pasó por los Valles de Athabasca puede haberlo hecho hace tan solo 2-8 Ma. [15]
Alrededor del 80% de los cráteres en los Valles de Athabasca son cráteres secundarios del impacto que creó el cráter Zunil , que es el cráter con rayos de +10 km de diámetro más joven conocido en la superficie marciana y una fuente candidata de los meteoritos de shergottita que se han encontrado en la Tierra. [3] Inicialmente se pensó que la presencia de estos secundarios modernos había sesgado las fechas de edad muy modernas basadas en los recuentos de cráteres en el suelo de los Valles de Athabasca. [15] El cráter Zunil está ubicado al este de la red de los Valles de Athabasca, extendiéndose a lo largo de la tendencia sureste más allá de las fisuras de Cerberus Fossae. [11] También se sospecha que los secundarios del cercano cráter Corinto , otro gran cráter con rayos muy joven en el vecindario de Zunil, se superponen al fondo del valle de Athabasca Valles, pero las morfologías de estos secundarios son inciertas y su alineación con los rayos de Corinto podría ser una coincidencia. [11]
Los valles de Athabasca reciben su nombre del río Athabasca , que atraviesa el Parque Nacional Jasper en la provincia canadiense de Alberta . Inicialmente se los llamó "Athabasca Vallis" (en singular). La Unión Astronómica Internacional aprobó oficialmente el nombre de la formación en 1997. [16]
Existen interpretaciones contradictorias sobre la formación del sistema de los valles de Athabasca. A continuación se describen las diferentes hipótesis y las evidencias que las respaldan y las que las contradicen.
Los Valles de Athabasca son los sistemas de canales de salida más jóvenes de Marte, y se ha entendido históricamente que se formaron como resultado de megainundaciones. [4] Formas de relieve aerodinámicas distintivas en forma de lágrima, canales ramificados y dunas onduladas transversales (interpretadas como formadas bajo el agua [8] ) se encuentran dentro del sistema de valles, y son morfológicamente similares a las que se encuentran en las Scablands acanaladas en la Tierra en el este del estado de Washington . Las Scablands acanaladas se formaron durante las catastróficas inundaciones de Missoula , una serie de megainundaciones originadas por rupturas repentinas en las presas de hielo que apuntalaban el lago glacial Missoula del Pleistoceno . [2] Según esta interpretación, estas formas de relieve aerodinámicas se crearon cuando las aguas de la inundación que pasaban depositaron sedimentos contra afloramientos de lecho rocoso que sobresalían, como bordes de cráteres o mesetas de lecho rocoso. [2] (En el caso de los Valles de Athabasca, la gran mayoría de estas formas aerodinámicas surgieron alrededor de mesetas de lecho rocoso relicto. [2] ) Se cree que el agua de la inundación del evento que formó los Valles de Athabasca provino de Cerberus Fossae a 10°N y 157°E, [2] [17] donde el agua subterránea puede haber quedado atrapada bajo una capa de hielo que se fracturó cuando se crearon las fosas . [17] [18] [15] Debido a que hay evidencia de erosión fluvial en ambos lados de la fisura, algunos autores han propuesto que la salida del agua de la inundación de Cerberus Fossae fue violenta, formando una fuente similar a Old Faithful en el Parque Nacional de Yellowstone , que es un géiser en el estado estadounidense de Wyoming . [2] Algunos investigadores observaron ya en datos de resolución relativamente baja de la misión Mars Global Surveyor que los eventos de inundación que se cree que formaron los Valles de Athabasca se intercalaron con la formación de unidades de llanura a partir de lava en ciertas partes del canal de salida, [4] y algunos investigadores creen que el agua de la inundación podría haber sido acomodada por la permeabilidad significativa en la roca de lava recién formada de Cerberus Palus. La interacción de lavas frescas y aguas de inundación podría ser responsable de los conos sin raíces observados cerca de la región de sumidero propuesta de los Valles de Athabasca dentro de la región de Cerberus Palus. [8]
Algunos investigadores han propuesto que la formación de las formas aerodinámicas en los Valles de Athabasca puede haber sido el resultado de obstáculos en el lecho rocoso (como los bordes de los cráteres) que persistían en áreas de baja elevación, donde el modelado hidrológico sugiere que las aguas de inundación podrían haberse estancado. La deposición resultante alrededor de estos obstáculos en el lecho rocoso habría sido tallada nuevamente en eventos de megainundación posteriores, y las únicas secciones sobrevivientes de estos depósitos sedimentarios se encuentran en las regiones detrás de los obstáculos en el lecho rocoso. [8] Sin embargo, para algunas de las formas aerodinámicas aguas arriba de los Valles de Athabasca, la topografía moderna no sugiere un evento de encharcamiento. Algunos investigadores han propuesto que eran regiones donde este evento de encharcamiento fue posible en el pasado, pero erupciones posteriores de lava de la fisura (por los mismos mecanismos que las aguas de inundación) pueden haber aplanado el perfil topográfico del valle. [8] Como se ve en las imágenes de Viking y MOC, las formas aerodinámicas de los Valles de Athabasca a menudo tienen hasta diez capas distintas expuestas por una erosión catastrófica posterior, y cada capa tiene un espesor de hasta 10 m. A menudo están acompañadas por surcos de hasta 10 m de altura, que se desvanecen de las formas aerodinámicas a los pocos cientos de metros. Se interpreta que estos surcos son deposicionales y son dimensionalmente consistentes con características similares observadas dentro de los Scablands acanalados del estado de Washington. [19]
En apoyo de la hipótesis de las megainundaciones, algunos autores han interpretado los terrenos laminares y estriados (descritos por otros como texturas de lava características) como secciones relictas de la Formación Medusae Fossae subyacente que han sido exhumadas por procesos eólicos . [2]
Los investigadores que están a favor de la hipótesis de una megainundación generalmente prefieren una que tenga su origen en un depósito subterráneo profundo. Basándose en modelos hidrológicos, algunos autores han señalado que no existen otros mecanismos basados en el agua, incluido el flujo de agua subterránea controlado por la gravedad o el derretimiento magmático del hielo del suelo, que podrían explicar el volumen de agua necesario para excavar los Valles de Athabasca. Como no hay evidencia de subsidencia cerca de la superficie , se interpreta que este depósito fuente se encuentra a gran profundidad. [8]
Sin embargo, la viabilidad de este modelo basado en aguas profundas para la formación de los Valles de Athabasca también ha sido cuestionada desde una perspectiva de modelado hidrológico, y varios investigadores han señalado que la región debajo de Cerberus Fossae requeriría un reservorio de agua completamente saturado, extremadamente profundo y activamente recargado preservado debajo de una criosfera intacta , almacenado dentro de acuíferos con una mayor porosidad que los que se observan típicamente en entornos terrestres. [5] Sin embargo, algunos autores han argumentado que el requisito de porosidad inverosímilmente alto podría pasarse por alto si las presiones de poro extremadamente altas fueran suministradas por la actividad tectónica asociada con las formaciones concurrentes de las elevaciones Elysium y Tharsis , probablemente a través de los efectos de fallas extensionales. Si las tensiones extensionales se acumularan gradualmente en las proximidades de Cerberus Fossae, cualquier actividad tectónica aliviaría esta tensión extensional, causando una compresión relativa que presurizaría el reservorio. Sin embargo, la construcción de diques cercanos agregaría grandes cantidades de material a las inmediaciones del yacimiento, comprimiéndolo y presurizándolo rápidamente. Cualquier ruptura y falla asociada con esta actividad tectónica penetraría la criosfera suprayacente (en un Marte amazónico seco y frío); para compensar su presurización, los fluidos del yacimiento serían forzados hacia arriba a través de la fisura, formando las morfologías del canal de salida observadas en la superficie. [15] Esta interpretación ha sido cuestionada, con contraargumentos de que la construcción de diques o la fracturación extensional que formó Cerberus Fossae tendría que haber roto uniformemente la totalidad de la gruesa criosfera protectora para permitir que el agua subterránea escapara en cantidades suficientes para satisfacer hidrodinámicamente el escenario de formación de megainundación de Athabasca Valles. [5]
Otros autores han señalado que ciertas características morfológicas en los Valles de Athabasca son incompatibles con la hipótesis de las megainundaciones, basándose en datos visuales de muy alta resolución recopilados con la cámara HiRISE . A mesoescala, el fondo del valle permanece relativamente sin erosión en comparación con otros canales de salida marcianos y los de los Scablands acanalados. El fondo del valle se caracteriza por frentes superpuestos que se vuelven progresivamente más jóvenes hacia Cerberus Fossae, rodeando concéntricamente el respiradero de la fisura; esta morfología se ha interpretado como una serie de flujos de lava sucesivos que brotan de las fosas aguas abajo antes de desembocar en la cuenca de Cerberus Palus. Estos supuestos flujos tienen texturas estriadas y poligonales que son consistentes con una procedencia basada en lava, lo que sugiere respectivamente situaciones en las que la lava comenzó a amontonarse y donde una superficie solidificada de lava colapsó a medida que la roca fundida subyacente continuó fluyendo. [1] En esta interpretación, las formas aerodinámicas similares a islas se interpretan como una muestra de un alto nivel (donde el nivel de lava alcanzó una altura máxima) antes del drenaje y la acumulación de material fundido río abajo en Cerberus Palus. [1] Algunos autores han interpretado que casi toda la superficie del piso de Athabasca Valles es morfológicamente paralela al Miembro Roza del Basalto Wanapum, una unidad dentro del Grupo de Basalto del Río Columbia en el Noroeste de Estados Unidos; esos investigadores proponen que toda la unidad del piso se depositó en un solo evento eruptivo, con lavas en el área depositándose turbulentamente como parte de un evento de inundación. [11]
Algunos autores han observado una serie de grandes placas fracturadas de kilómetros de ancho que aparecen al suroeste de la desembocadura de los Valles de Athabasca en la región de las llanuras de Cerberus Palus. Algunos autores han interpretado estas características como análogas a las balsas de lava expulsadas río abajo del sistema de los Valles de Athabasca durante su formación. Tales balsas se han observado en las lavas pahoehoe de Hawái que se han estancado, formando una superficie que se endurece y luego se agrieta. El gas se escapa de la lava alrededor de las periferias de los polígonos resultantes, colapsando sus bordes y haciendo que los centros de los polígonos se abulten. Característica de tales características son las bobinas de lava , en las que dos fluidos de diferente velocidad y/o densidad fluyen uno junto al otro y causan una inestabilidad de Kelvin-Helmholtz . Aunque las balsas de hielo pueden manifestarse como placas de tamaño, forma y distribución similares, no se conocen mecanismos glaciares que puedan crear las morfologías enrolladas observadas río abajo de los Valles de Athabasca. [20]
Los oponentes de la hipótesis del flujo de lava notaron históricamente que el fondo del valle de Athabasca Valles no parecía parecerse morfológicamente a una superficie de lava no erosionada (como se ve en la cámara de resolución media Mars Orbiter Camera (MOC) y el altímetro láser Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) de baja resolución), y (junto con todos los canales de Elysium Planitia central) no se parecen mucho a ninguna de las superficies de lava ubicadas análogamente en la Tierra. En entornos terrestres, la erosión por lava es extremadamente rara y solo ocurre cuando una lava caliente se concentra en un área estrecha (como un tubo de lava aislado ) y corre por una pendiente pronunciada. Estas condiciones son inconsistentes con las condiciones observadas en Athabasca Valles y los otros canales de salida en esta región. [2]
Algunos autores han propuesto que una combinación de mecanismos puede explicar satisfactoriamente el origen del sistema de los Valles de Athabasca, a saber, el emplazamiento a gran escala de flujos de lava de baja viscosidad sobre glaciares preexistentes. Aparte de las interacciones con el hielo, se cree que este eflujo volcánico de baja viscosidad a gran escala formó hasta un tercio de la superficie marciana moderna y se ha comparado con las grandes provincias ígneas (LIP) de la Tierra. Se cree que los períodos individuales de actividad volcánica que constituyen la región moderna de Elysium Planitia duraron hasta 1 millón de años, y que la roca en las cercanías de los Valles de Athabasca se depositó potencialmente en una escala de tiempo de semanas o meses. [5] Dada la oblicuidad de Marte durante esta parte de la Amazonia, se ha planteado la hipótesis de que los glaciares probablemente se estaban acumulando activamente en esta región de Elysium Planitia al mismo tiempo que este período de vulcanismo. [5]
Los partidarios de la hipótesis de la megainundación señalan que las formas aerodinámicas observadas en los valles de Athabasca son incompatibles con una hipótesis glacial. Es poco probable que sean drumlins , que son aerodinámicos y tienen forma de lágrima en las tres dimensiones. En los valles de Athabasca, todavía aparecen muchas características relictas (incluidos los bordes de los cráteres) en la parte superior de las formas aerodinámicas. Debido a que la gravedad marciana es más débil, los glaciares marcianos tendrían que ser mucho más gruesos que sus contrapartes terrestres para superar las fuerzas basales de fricción y comenzar a fluir (con espesores estimados de hasta 4-5 km); tales glaciares teóricos habrían cubierto tales accidentes geográficos. [2]
El suelo de los Valles de Athabasca está salpicado de miles de pequeños conos y anillos que existen solo en la unidad geomorfológica del suelo del valle. Algunos autores [1] los denominan formas de relieve en forma de montículos anulares (RML, por sus siglas en inglés) . Debido a que la distribución de estas formas de relieve es colindante con esta unidad de suelo, se cree que son indicativas de los procesos superficiales que formaron el sistema de valles. Existen al menos dos conjuntos diferentes de estos conos en los Valles de Athabasca, en los que algunos tienen estelas y otros no. Algunos investigadores han propuesto que los conos con estelas se formaron cronológicamente antes que los que no las tienen. [20] Existen varias interpretaciones que se han ofrecido en la literatura sobre la formación de estas características. [1] Estos conos se presentan con respiraderos únicos ("conos simples"), con conos más pequeños dentro de sus respiraderos ("conos dobles", que solo se han observado dentro de los Valles de Athabasca muy cerca de la fisura de Cerberus Fossae), y con conos múltiples dentro del respiradero de un cono más grande (llamados por algunos investigadores como " conos de fruto de loto "). [21] Ocasionalmente, los RML también están rodeados por rastros radiales de montículos similares a conos mucho más pequeños. [21] Las morfologías de RML "dobles" y "fruto de loto" se concentran en áreas más planas del canal cerca de Cerberus Fossae y generalmente están alineadas paralelas a la dirección de los flujos catastróficos que formaron el valle. [21]
La hipótesis de que los Valles de Athabasca se formaron por un flujo de lava sugiere que estos RML son en realidad conos sin raíces , que se forman freatomagmáticamente a medida que el vapor es expulsado a través del flujo de lava solidificándose. [1] Los RML se parecen mucho a los conos sin raíces que se han observado de manera análoga en Islandia en dimensión y forma, y notablemente carecen de evidencia clara de materiales extrusivos alrededor de los conos. Algunos defensores de la hipótesis de formación de inundación para los Valles de Athabasca sugieren que las aguas de megainundación podrían haber saturado el suelo sobre el que la lava podría haber fluido más tarde, causando el efecto freatomagmático, ya que parecen haberse formado en depresiones donde el agua podría haberse estancado. [2] Debido a que el hielo de agua no era estable en esta región de Marte durante la Amazonia, los flujos de lava que formaron estos conos sin raíces deben haber llegado a áreas estancadas muy poco después de la ocurrencia de una megainundación. [2] Los oponentes de esta hipótesis han señalado que las características del foso que rodean muchos de los montículos no son típicas de los conos terrestres sin raíces. [7]
Si las RML de los Valles de Athabasca son pingos , esto sugiere fuertemente que alguna combinación de sedimento y hielo comprende el fondo del valle. [1] Las formas de relieve cónicas observadas dentro del sistema de valles toman tres formas distintivas: montículos circulares, montículos con grandes picos centrales y depresiones planas de forma irregular. Como se ve en los datos de THEMIS , estas morfologías son consistentes en tamaño y forma con diferentes etapas del ciclo de vida de los pingos observados en la Tierra en el sujeto federal ruso de Yakutia y la península de Tuktoyaktuk en los Territorios del Noroeste de Canadá . Se observa que los pingos terrestres se forman a partir del levantamiento de la cuenca de un lago de deshielo que drena . La exposición repentina del permafrost derretido a condiciones de congelación desencadena el levantamiento a medida que el contenido de agua del suelo saturado se expande (lo que lleva a la formación de los montículos circulares observados). A medida que continúa esta elevación, se forman grietas tensionales cerca de la parte superior del montículo, exponiendo el núcleo de hielo del montículo, que pierde masa debido a la fusión o sublimación . Finalmente, el núcleo se vuelve inestable y colapsa (formando los montículos picados, denominados por algunos autores " cicatrices de pingo "). Si el pingo se formó sobre una lente estable de agua subterránea, este colapso puede hacer que esa fuente de agua sobrepresionada entre en erupción como un manantial . Esto provoca el colapso total del pingo y la formación de una depresión (la tercera morfología irregular más plana mencionada). [7] Muchos de los montículos de los Valles de Athabasca están rodeados de fosos, que es una característica de los pingos observados en el análogo de Tuktoyaktuk. La distribución densamente compacta y las formas irregulares e interconectadas de los montículos en esta área también son características comunes observadas en los campos de pingo terrestres. [7]
Alternativamente, algunos investigadores también plantearon la hipótesis de que los lagos de formación de hielo de los valles de Athabasca se formaron a medida que los volátiles se desgasificaban violentamente de los flujos de sedimentos sobre los que habían sido arrastrados, formando lo que en la literatura se denomina "conos criofreáticos". [1] Otros autores han propuesto que los lagos de formación de hielo representan lagos de formación de hielo formados a partir de bloques de hielo depositados. Esta interpretación es coherente con la hipótesis de que los valles de Athabasca se formaron por la acción erosiva de un glaciar móvil. [7]
La Elysium Planitia moderna (incluidos los valles de Athabasca) y la Elysium Rise fueron cartografiadas en profundidad por primera vez en los años 1970 y 1980 utilizando imágenes orbitales del programa Viking . Las primeras interpretaciones geofísicas y tectónicas de esta región fueron propuestas en los años 1980 por varios autores. [22]
En 1990, Jeffrey B. Plescia del Laboratorio de Propulsión a Chorro fue uno de los primeros en examinar en detalle el origen de la Elysium Planitia central; en el momento de su publicación, se refirió a esta región informalmente como las "llanuras de Cerberus", y fue el primero en examinar críticamente la hipótesis de que esta región se formó en gran parte a través de la erupción de lavas de inundación de baja viscosidad. [22] Esta hipótesis, entre otras hipótesis volcano-eólicas y sedimentarias, finalmente recibió una amplia aceptación en la comunidad de geología planetaria marciana. [5] [4] [3] [2] Plescia observó los canales de salida de Elysium Planitia, notando la presencia de islas aerodinámicas, pero destacó la ausencia de anastomosis a escala regional en sus canales, distinguiéndolos morfológicamente de los de la región circun- Chryse . Especuló que las islas aerodinámicas eran indicativas de un suelo rocoso relicto que precedió a la formación de las "llanuras de Cerberus" volcánicas, y que los canales anastomosados característicos de los canales de Chryse habían sido enterrados bajo flujos de lava de inundación. [22]
David H. Scott y Mary G. Chapman, del Servicio Geológico de los Estados Unidos , publicaron un estudio de Elysium Planitia en 1991, que incluía un mapa geológico actualizado de la región, y propusieron que Elysium Planitia era una cuenca que contenía un paleolago, interpretando las características de lo que denominaron la "Cuenca Elysium" como de origen sedimentario. [23]
En 1992, John K. Harmon, Michael P. Sulzer, Phillip J. Perillat (del Observatorio de Arecibo en Puerto Rico ) y John F. Chandler (del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica cerca de Boston , Massachusetts ) informaron sobre la creación de mapas de reflectividad de radar a gran escala hechos de la superficie marciana cuando Marte y la Tierra estaban en oposición en 1990. Se encontró que fuertes firmas de eco despolarizadas coincidían con terrenos interpretados como de origen volcánico en toda la superficie marciana. Estas firmas también coincidieron espacialmente muy de cerca con la unidad de flujo volcánico propuesta informada por Jeffrey Plescia en 1990, incluido el suelo de los Valles de Athabasca, lo que llevó a los investigadores a brindar apoyo a la hipótesis volcánica de Plescia. [24]
En un taller de la NASA de 1998 en el Centro de Investigación Ames cerca de San José , California , James W. Rice y David H. Scott (de Ames y del Servicio Geológico de Estados Unidos, respectivamente) seleccionaron 11 sitios de aterrizaje candidatos para la ahora cancelada misión Mars Surveyor de la NASA . Elysium Planitia fue uno de los sitios elegidos, siendo el supuesto origen hidrotermal de los Valles de Athabasca una de las principales motivaciones para proponer el sitio de aterrizaje de Elysium. [25]
En 2002, Daniel C. Berman y William K. Hartmann del Planetary Science Institute compararon los datos iniciales de la misión Viking con datos más recientes de mayor resolución del Mars Global Surveyor , actualizando y desafiando las interpretaciones anteriores en consecuencia. En particular, encontraron fechas de edad de cráteres para Marte Vallis y los Valles de Athabasca. Las estimaciones de edad establecidas para el suelo de los Valles de Athabasca sugirieron un límite de edad superior de 20 Ma, y un producto de inundaciones repetidas en muchos momentos diferentes. Se propuso que la edad del suelo del valle era hasta varias decenas de Mya más joven que las llanuras circundantes. [4] Usando nuevos datos de MGS, los autores afirmaron las hipótesis iniciales de la era Viking de que tanto las características de agua como de lava que dan forma a los Valles de Athabasca pueden haber estallado en diferentes momentos de las fisuras de Cerberus Fossae, aunque los signos morfológicos de diagnóstico habían sido sobreimpresos desde entonces por eventos geológicos posteriores en las fosas. [4] El estudio también exploró las posibles fuentes de agua que se cree que formaron los Valles de Athabasca, argumentando que era necesario un depósito de agua extremadamente profundo con alguna capa protectora para concentrar el eflujo de materia fluida a través del estrecho sistema Cerberus Fossae y para retrasar la salida de agua a una parte tan tardía de la Amazonia. La recarga del acuífero por precipitación, el transporte de agua a larga distancia en el regolito desde las tierras altas, el enterramiento local de hielo glacial bajo volcanes y la recarga atmosférica por condensación fueron todas explicaciones posibles pero inciertas. [4]
Al mismo tiempo, Devon Burr, Jennifer Grier , Alfred McEwen y Laszlo Keszthelyi (de la Universidad de Arizona y la Universidad Estatal de Arizona ) publicaron una revisión que también utilizó datos de MGS publicados recientemente (MOC y MOLA). Los autores compararon críticamente las morfologías observadas en el sistema de Athabasca Valles con las de los Channeled Scablands del estado de Washington y proporcionaron descripciones extensas de las características geomorfológicas dentro del sistema de valles. Los autores favorecieron una explicación principalmente hidrológica para los Athabasca Valles y los otros canales de salida regionales, refutando las hipótesis contemporáneas relacionadas con el flujo de lava y glaciar debido a las morfologías claramente similares a las de Channeled Scabland observadas en todos los valles. [2]
También en 2002, Devon M. Burr, Alfred S. McEwen (Universidad de Arizona) y Susan EH Sakimoto ( Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Maryland ) informaron sobre la presencia de formas aerodinámicas y surcos longitudinales aguas abajo de Cerberus Fossae en el fondo del valle de Athabasca Valles como morfologías que justifican una hipótesis de megainundación para la formación del valle. Los autores predijeron que esta agua de inundación probablemente se infiltró en flujos de lava fresca aguas abajo en Cerberus Palus, lo que sugiere que los depósitos de hielo existentes pueden permanecer enterrados allí. Los autores discutieron estos depósitos de hielo como un medio para que la NASA posiblemente facilite una futura expedición terrestre en Marte. [19]
En 2003, Devon M. Burr, de la Universidad de Arizona, publicó otro informe que resumía los resultados de un modelo hidrológico de los Valles de Athabasca, con el objetivo de actualizar los modelos más antiguos del canal de salida con nuevos datos topográficos de MOLA de mayor resolución y utilizando un modelo de remanso escalonado . Burr fue la primera en señalar que había regiones en las que, según su modelo, el agua podría estancarse de manera realista alrededor de obstáculos en el suelo de los Valles de Athabasca, como los bordes de los cráteres. Propuso que cuando ocurrieran posteriores erupciones de Cerberus Fossae, destruirían estos depósitos de encharcamiento, excepto en las regiones de remolinos detrás de los obstáculos. Propuso esto como un nuevo modelo por el cual probablemente se formaron formas aerodinámicas en el sistema de valles. [26]
En 2003, Devon M. Burr publicó su tesis doctoral, realizada bajo la dirección de su asesor Victor R. Baker en la Universidad de Arizona , caracterizando los canales de salida de Elysium Planitia , incluidos los Valles de Athabasca. Esto incluyó la evaluación de los terrenos en el centro de Elysium Planitia utilizando datos MOC y MOLA, y el diseño de un modelo de remanso escalonado para modelar hidrológicamente el flujo de salida en los tramos superiores de los Valles de Athabasca. Los conocimientos de su estudio se manifestaron en tres publicaciones revisadas por pares, todas las cuales abordaron temas al menos en parte sobre los Valles de Athabasca. [2] [19] [26] En su investigación, aclaró las relaciones cronológicas entre las formaciones de los Valles de Athabasca, los Valles de Grjotá y Marte Vallis. No pudo identificar el mecanismo preciso por el cual las aguas de inundación podrían emerger catastróficamente de Cerberus Fossae, pero favoreció firmemente las aguas de inundación como el mecanismo por el cual se formaron los tres canales. [8]
En 2003, Stephanie C. Werner y Gerhard Neukum de la Universidad Libre de Berlín y Stephan van Gasselt del Centro Aeroespacial Alemán (DLR) reafirmaron las fechas de cráteres anteriores afirmadas en 2001 por Berman y Hartmann utilizando datos MGS (MOC y MOLA). Los investigadores afirmaron que el valle es más antiguo de lo que se creía anteriormente, y señalaron la presencia de depósitos de inundación más allá de la desembocadura de Athabasca Valles que datan de hace 1,6 millones de años. Los autores interpretaron que el sistema de valles ha experimentado actividad geológica durante un período de tiempo muy largo, con actividad volcánica (más recientemente hasta 3 Ma) dominante hacia la historia más reciente del sistema de valles. Los autores favorecieron la elección de Athabasca Valles como un lugar de aterrizaje elegido para la misión Mars Exploration Rover (más conocida por el público como Spirit y Opportunity ). [13]
En 2004, Ross A. Beyer publicó su tesis bajo la supervisión del asesor Alfred McEwen en la Universidad de Arizona. En su tesis, entre otros temas, inventó un novedoso método de fotoclinometría puntual utilizado para evaluar la rugosidad de la superficie en las elipses de los sitios de aterrizaje candidatos de los vehículos de exploración de Marte de la NASA (Spirit y Opportunity). Al utilizar este método para caracterizar las pendientes de la superficie, Beyer pudo determinar cuán peligroso era cada sitio de aterrizaje determinado, proporcionando información a quienes debatían la viabilidad de los sitios en los talleres sobre sitios de aterrizaje. El sitio de Athabasca Valles fue uno de aquellos en los que Beyer aplicó su método de fotoclinometría. [27]
En 2005, Jeffrey C. Hanna y Roger J. Phillips, de la Universidad de Washington en St. Louis, estudiaron los mecanismos por los cuales los sistemas de canales de salida de los valles de Athabasca y Mangala podrían haberse formado, dado su aparente origen a partir de fisuras (respectivamente, Cerberus Fossae y Memnonia Fossae). Plantearon la hipótesis de que la sobrepresión tectónica podría compensar de manera factible las porosidades inverosímilmente altas necesarias para explicar los volúmenes de agua de inundación modelados observados en ambas regiones, y modelaron numéricamente los campos de tensión y los desplazamientos en profundidad de cada fosa de origen. Se realizaron modelos en el caso de que la construcción de diques estuviera involucrada en la liberación de las aguas de inundación presurizadas del embalse, o en el caso de una actividad tectónica extensional gradual. [15]
También en 2005, Alfred McEwen y sus colaboradores de la Universidad de Arizona (en colaboración con otros, entre ellos Matthew P. Golombek del Laboratorio de Propulsión a Chorro , Devon Burr del Servicio Geológico de los Estados Unidos y Philip Christensen de la Universidad Estatal de Arizona) informaron sobre su caracterización del cráter Zunil (un gran cráter con rayos en las cercanías de los Valles de Athabasca) y sus cráteres secundarios asociados. Los rayos del cráter se cartografiaron utilizando datos de MOC y THEMIS. Los investigadores observaron que casi el 80% de los cráteres secundarios cartografiados dentro de los Valles de Athabasca probablemente se originaron en Zunil. Teniendo en cuenta que Zunil atraviesa el suelo existente de los Valles de Athabasca, los autores situaron la edad del sistema entre 1,5 Ma y 200 Ma. Esta restricción se hizo parcialmente con base en la afirmación de los autores de que Zunil es una fuerte candidata a fuente de meteoritos de shergottita , que son basaltos de origen marciano que se han encontrado y analizado en la Tierra. [3]
En 2006, David P. Page y John B. Murray de la Open University cuestionaron la interpretación de los montículos con hoyos en la región distal de los Valles de Athabasca como conos sin raíces, ofreciendo una caracterización en profundidad de las estructuras de montículos con hoyos en el sistema de valles cuando se interpretan como pingos. Page y Murray argumentaron en contra de la hipótesis de que el vulcanismo podría haber explicado la formación del sistema de los Valles de Athabasca. [28]
En 2007, Windy L. Jaeger, Lazlo P. Keszthelyi, Alfred McEwen, Patrick S. Russell y Colin S. Dundas (Universidad de Arizona) examinaron imágenes de muy alta resolución de HiRISE y reevaluaron interpretaciones anteriores del sistema Athabasca Valles a la luz de los nuevos datos disponibles. Los investigadores descubrieron que todas las características de inundación en Athabasca Valles están cubiertas por flujos de lava y concluyeron que el valle probablemente no fue tallado por aguas de inundación sino por lava de baja viscosidad que brotó de Cerberus Fossae. Reinterpretaron todas las supuestas características glaciales observadas tanto en Athabasca Valles como aguas abajo en Cerberus Palus como de naturaleza volcánica, desafiando directamente la hipótesis periglacial sostenida por David Page y sus colaboradores. [1] David Page cuestionó directamente las interpretaciones volcánicas de los autores sobre los montículos agujereados y los terrenos poligonales en una publicación posterior, señalando que ocasionalmente se encuentra que estas características se superponen a los cráteres de impacto . Una interpretación volcánica no permite esta posterior reaparición. Page criticó a los investigadores por seleccionar las observaciones para que se ajusten a su hipótesis. [9] Los autores respondieron a las críticas de Page señalando que los cráteres de impacto secundarios no siempre son lo suficientemente energéticos como para borrar por completo las formas de relieve preexistentes, y que sus afirmaciones sobre el terreno poligonal son analogías de una región de Elysium Planitia que está muy lejos y que es estructuralmente distinta de los polígonos observados dentro de los Valles de Athabasca. Jaeger y sus colaboradores también señalaron las interpretaciones de GRS, SHARAD y CRISM que sugieren firmemente que el hielo de agua no ha sido una fuerza de remodelación importante en la historia geológica de los Valles de Athabasca. [10]
En 2009, David P. Page, Matthew R. Balme y Monica M. Grady (de The Open University ) reinterpretaron una texturación poligonal generalizada de llanuras que abarca gran parte de Elysium Planitia y Amazonis Planitia como no de origen volcánico coincidente con la formación de las llanuras, sino como una renovación progresiva asociada con procesos glaciares análogos a las características observadas en toda la Tierra que datan del Último Máximo Glacial . Se observa que este terreno poligonal sobreimprime virtualmente todos los cráteres de impacto en esta región, y se cree (según los recuentos comparativos de cráteres) que han borrado muchos cráteres preexistentes. Si las llanuras de Elysium Planitia están siendo renovadas activamente, esto pone en duda las estimaciones de edad basadas en el recuento de cráteres anteriores en toda la región, con recuentos particulares del fondo del valle de Athabasca Valles (comparando terrenos poligonizados con terrenos no poligonizados) posiblemente fechados erróneamente como casi 40 veces más jóvenes de lo que se estimó inicialmente. [6] Los autores sostienen además que la progresión de terrenos poligonales a terrenos termokársticos hasta morfologías de pingo sugiere (en analogía con las circunstancias terrestres) un clima cada vez más templado hacia finales de la Amazonia. [6]
En 2009, Joyce Vetterlein y Gerald P. Roberts de la Universidad de Londres en Inglaterra informaron sobre la presencia de fallas extensionales en la zona sur de Cerberus Fossae, morfologías transversales atribuidas tanto al canal de salida como a la posterior cobertura de lava. Los autores señalaron que estas fallas son probablemente la característica geológica más reciente en la región de Cerberus Fossae y Athabasca Valles. Los datos altimétricos de MOLA se utilizaron para establecer el desplazamiento de la falla y el desplazamiento de los grabens , y se utilizaron HiRISE y THEMIS para proporcionar contexto. Este hundimiento se atribuyó decisivamente a fallas y no a un colapso local en la criosfera ; los autores señalaron, entonces, que la topografía de Cerberus Fossae por sí sola no puede usarse para inferir el volumen del fluido que talló Athabasca Valles. [14]
En 2010, investigadores del Servicio Geológico de los Estados Unidos (entre ellos Windy Jaeger, Lazlo Keszthelyi y James A. Skinner) y Alfred McEwen (de la Universidad de Arizona) publicaron un estudio en el que se utilizaron datos de alta resolución de HiRISE y CTX para cartografiar las lavas de inundación en la región de los valles de Athabasca. Se descubrió que la extensión de esta unidad de lava de inundación era aproximadamente del tamaño del estado norteamericano de Oregón . [12] Se utilizaron datos espectrales de CRISM para confirmar la composición de las unidades geomórficas cartografiadas en el curso de este esfuerzo, y se reafirmaron afirmaciones anteriores a gran escala utilizando datos espectrales de GRS de que el suelo de los valles de Athabasca es en gran parte ultramáfico y máfico en composición. Este trabajo reorientó el hallazgo inicial de 2007 de los investigadores de que una capa de lava cubría la totalidad del suelo del valle de Athabasca, proponiendo que esta capa de lava se depositó de forma turbulenta en una única erupción a lo largo de un lapso de semanas. Este sería el primer caso de lava de inundación depositada turbulentamente que se haya documentado en cualquier parte del Sistema Solar. [11] Se iban a producir cuatro mapas geomorfológicos de 1:500K de los Valles de Athabasca utilizando datos de CTX y HiRISE, pero la financiación se agotó y los conocimientos del esfuerzo de mapeo se incorporaron al estudio de Jaeger et al . de 2010. Más tarde se financió un solo mapa de resolución 1:1M para completar este cuadrángulo, con un resumen publicado para la Reunión de Mapeadores Geológicos Planetarios en Flagstaff , Arizona en 2018. [29]
En 2012, Andrew J. Ryan y Phil Christensen (de la Universidad Estatal de Arizona) observaron la presencia de estructuras similares a espirales de lava en placas fracturadas inmediatamente aguas abajo de los valles de Athabasca. Estas características se parecen mucho a las de los flujos pahoehoe de Hawái, lo que da credibilidad a la hipótesis de que la formación del canal de salida se debió a lava de baja viscosidad. [20]
En 2015, Rina Noguchi y Kei Kurita de la Universidad de Tokio intentaron reconciliar los desacuerdos actuales sobre el origen de las formas del relieve en forma de montículos anulares evaluando las distribuciones espaciales y las morfologías únicas de los diferentes tipos de RML presentes en el valle. Los investigadores separaron las características en función del número y la disposición de los respiraderos de los conos (conos simples, conos dobles concéntricos y " conos de fruto de loto " que tienen más de dos conos dentro del foso). Los conos dobles y los conos de fruto de loto descritos por los autores se compararon con los conos sin raíces de Mývatn en el norte de Islandia , y observaron que carecían de las pendientes y las grietas de tracción en la cima características de los pingos terrestres. [21]
En 2018, James Cassanelli (estudiante de posgrado de James W. Head , ambos de la Universidad de Brown ) propuso que las interacciones a gran escala regional entre los glaciares en la Elysium Planitia central y la formación activa de los flujos de lava que constituyen las llanuras eran responsables de las geomorfologías observadas en los Valles de Athabasca y otros canales de salida de la Elysium central. [5]
También en 2018, un grupo de investigadores italianos, alemanes y franceses, entre ellos Barbara de Toffoli, desarrolló y validó una herramienta de análisis fractal diseñada para relacionar las estructuras marcianas similares a montículos con las zonas de fracturas regionales asociadas, con el fin de predecir la extensión de sus reservorios de origen. Entre las características elegidas para el análisis, los investigadores examinaron supuestos pingos en los valles de Athabasca con datos de HiRISE, que se compararon con análogos terrestres en la región rusa de las tierras bajas de Kolyma . [30]
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