El Hesperian es un sistema geológico y un período de tiempo en el planeta Marte caracterizado por una actividad volcánica generalizada e inundaciones catastróficas que excavaron inmensos canales de salida en toda la superficie. El Hesperian es un período intermedio y de transición de la historia marciana. Durante el Hesperian, Marte pasó del mundo más húmedo y quizás más cálido del Noé al planeta seco, frío y polvoriento que vemos hoy. [1] La edad absoluta del Período Hesperian es incierta. El comienzo del período siguió al final del Bombardeo Intenso Tardío [2] y probablemente corresponde al inicio del período lunar Imbrio Tardío , [3] [4] hace unos 3700 millones de años ( Mya ). El final del Período Hesperiano es mucho más incierto y podría oscilar entre 3200 y 2000 millones de años, [5] aunque se cita con frecuencia 3000 millones de años. El Período Hesperian coincide aproximadamente con el Eón Arcaico temprano de la Tierra . [2]
Con la disminución de los fuertes impactos al final del Noé, el vulcanismo se convirtió en el principal proceso geológico en Marte, produciendo vastas llanuras de basaltos aluviales y amplias construcciones volcánicas ( highland paterae ). [6] En la época de Hesperian, todos los grandes volcanes en escudo de Marte, incluido Olympus Mons , habían comenzado a formarse. [7] La desgasificación volcánica liberó grandes cantidades de dióxido de azufre (SO 2 ) y sulfuro de hidrógeno (H 2 S) a la atmósfera, provocando una transición en el estilo de erosión de una mineralogía predominantemente de filosilicato ( arcilla ) a una mineralogía de sulfato . [8] El agua líquida se volvió más localizada en extensión y se volvió más ácida a medida que interactuaba con SO 2 y H 2 S para formar ácido sulfúrico . [9] [10]
A principios del Hesperiense tardío la atmósfera probablemente se había adelgazado hasta alcanzar su densidad actual. [10] A medida que el planeta se enfrió, el agua subterránea almacenada en la corteza superior (mega regolito ) comenzó a congelarse, formando una criósfera espesa que cubría una zona más profunda de agua líquida. [11] La actividad volcánica o tectónica posterior fracturó ocasionalmente la criósfera, liberando enormes cantidades de agua subterránea profunda a la superficie y tallando enormes canales de salida . Gran parte de esta agua fluyó hacia el hemisferio norte, donde probablemente se acumuló para formar grandes lagos transitorios o un océano cubierto de hielo.
El sistema y período Hesperian lleva el nombre de Hesperia Planum , una región montañosa con moderados cráteres al noreste de la cuenca de Hellas . El área tipo del Sistema Hesperian se encuentra en el cuadrilátero Mare Tyrrhenum (MC-22) alrededor de 20°S 245°W / 20°S 245°W / -20; -245 . La región está formada por llanuras onduladas y azotadas por el viento con abundantes crestas arrugadas que se asemejan a las de los mares lunares . Se interpreta que estas "llanuras estriadas" son flujos de lava basáltica ( basaltos de inundación ) que surgieron de fisuras. [12] La densidad numérica de los grandes cráteres de impacto es moderada, con alrededor de 125 a 200 cráteres de más de 5 km de diámetro por millón de km 2 . [3] [13] Las llanuras estriadas de edad hesperiana cubren aproximadamente el 30% de la superficie marciana; [2] son más prominentes en Hesperia Planum, Syrtis Major Planum , Lunae Planum, Malea Planum y Siria-Solis-Sinai Plana en el sur de Tharsis . [14] [15]
Los períodos de tiempo marcianos se basan en el mapeo geológico de unidades de superficie a partir de imágenes de naves espaciales . [12] [16] Una unidad de superficie es un terreno con una textura, color, albedo , propiedad espectral o conjunto de accidentes geográficos distintos que lo distinguen de otras unidades de superficie y que es lo suficientemente grande como para mostrarse en un mapa. [17] Los cartógrafos utilizan un enfoque estratigráfico iniciado a principios de la década de 1960 para estudios fotogeológicos de la Luna . [18] Aunque se basa en las características de la superficie, una unidad de superficie no es la superficie en sí ni un grupo de accidentes geográficos . Es una unidad geológica inferida (p. ej., formación ) que representa un cuerpo de roca en forma de lámina, cuña o tabular que se encuentra debajo de la superficie. [19] [20] Una unidad de superficie puede ser un depósito de material eyectado de un cráter, un flujo de lava o cualquier superficie que pueda representarse en tres dimensiones como un estrato discreto unido arriba o abajo por unidades adyacentes (ilustrado a la derecha). Utilizando principios como la superposición (ilustrado a la izquierda), las relaciones transversales y la relación entre la densidad de los cráteres de impacto y la edad, los geólogos pueden colocar las unidades en una secuencia de edad relativa desde la más antigua hasta la más joven. Las unidades de edad similar se agrupan globalmente en unidades cronoestratigráficas ( cronoestratigráficas ) más grandes, llamadas sistemas . Para Marte se definen cuatro sistemas: el Pre-Noé, el Noé , el Hesperio y el Amazónico. Las unidades geológicas que se encuentran debajo (más antiguas que) el Noé se denominan informalmente Pre-Noé. [21] El equivalente temporal geológico ( geocronológico ) del Sistema Hesperian es el Período Hesperian. Las unidades de roca o superficie del Sistema Hesperian se formaron o depositaron durante el Período Hesperian.
Sistema y período no son términos intercambiables en la nomenclatura estratigráfica formal, aunque frecuentemente se confunden en la literatura popular. Un sistema es una columna estratigráfica idealizada basada en el registro físico de rocas de un área tipo (sección tipo) correlacionada con secciones de rocas de muchos lugares diferentes en todo el planeta. [23] Un sistema está limitado arriba y abajo por estratos con características claramente diferentes (en la Tierra, generalmente fósiles índice ) que indican cambios dramáticos (a menudo abruptos) en la fauna dominante o las condiciones ambientales. (Véase el límite Cretácico-Paleógeno como ejemplo).
En cualquier ubicación, las secciones de roca en un sistema dado tienden a contener espacios ( discordancias ) análogos a las páginas faltantes de un libro. En algunos lugares, las rocas del sistema están completamente ausentes debido a la falta de depósito o a la erosión posterior. Por ejemplo, las rocas del Sistema Cretácico están ausentes en gran parte del interior central oriental de los Estados Unidos. Sin embargo, allí todavía se produjo el intervalo de tiempo del Cretácico (Período Cretácico). Por lo tanto, un período geológico representa el intervalo de tiempo durante el cual se depositaron los estratos de un sistema, incluida cualquier cantidad de tiempo desconocida presente en los espacios. [23] Los períodos se miden en años, determinados mediante datación radiactiva . En Marte, no se dispone de edades radiométricas excepto de meteoritos marcianos cuya procedencia y contexto estratigráfico se desconocen. En cambio, las edades absolutas en Marte están determinadas por la densidad de los cráteres de impacto, que depende en gran medida de los modelos de formación de cráteres a lo largo del tiempo. [24] En consecuencia, las fechas de inicio y fin de los períodos marcianos son inciertas, especialmente para el límite Hesperio/Amazónico, que puede estar equivocado por un factor de 2 o 3. [4] [21]
El límite inferior del Sistema Hesperian se define como la base de las llanuras estriadas, que están representadas por Hesperia Planum y cubren aproximadamente un tercio de la superficie del planeta. [3] En el este de Hesperia Planum, las llanuras estriadas se superponen a materiales de meseta con cráteres de principios a mediados de Noé (en la foto de la izquierda). [15] El límite superior del Hesperian es más complejo y ha sido redefinido varias veces basándose en un mapeo geológico cada vez más detallado. [3] [12] [26] Actualmente, el límite estratigráfico del Hesperian con el Sistema Amazónico más joven se define como la base de la Formación Vastitas Borealis [27] (en la foto de la derecha). La Vastitas Borealis es una vasta llanura baja que cubre gran parte del hemisferio norte de Marte. Generalmente se interpreta que consiste en sedimentos reelaborados que se originan en los canales de salida del Hespérico tardío y puede ser el remanente de un océano que cubría las cuencas de las tierras bajas del norte. Otra interpretación de la Formación Vastitas Borealis es que está formada por flujos de lava. [28]
El Sistema Hesperian se subdivide en dos series cronoestratigráficas : Hesperian Inferior y Hesperian Superior. Las series se basan en referentes o ubicaciones del planeta donde las unidades de superficie indican un episodio geológico distintivo, reconocible en el tiempo por la edad de los cráteres y la posición estratigráfica. Por ejemplo, Hesperia Planum es el lugar de referencia de la Serie Lower Hesperian. [3] [29] Las unidades de tiempo geológico (geocronológicas) correspondientes de las dos series de Hesperian son las épocas de Hesperian temprano y Hesperian tardío . Una época es una subdivisión de un período; Los dos términos no son sinónimos en la estratigrafía formal. La edad del límite entre el Hepseriano temprano y el Hesperiense tardío es incierta y oscila entre hace 3600 y 3200 millones de años según el recuento de cráteres. [5] El promedio del rango se muestra en la línea de tiempo a continuación.
Los términos estratigráficos suelen resultar confusos tanto para los geólogos como para los no geólogos. Una forma de solucionar la dificultad es mediante el siguiente ejemplo: uno podría fácilmente ir a Cincinnati, Ohio, y visitar un afloramiento rocoso en la Serie del Ordovícico Superior del Sistema Ordovícico. Incluso podrías recolectar allí un trilobite fósil . Sin embargo, no se podía visitar la Época del Ordovícico Tardío en el Período Ordovícico y recolectar un trilobite real.
El esquema de nomenclatura estratigráfica rígida basado en la Tierra se ha aplicado con éxito a Marte durante varias décadas, pero tiene numerosos defectos. Sin duda, el esquema se perfeccionará o reemplazará a medida que se disponga de más y mejores datos. [30] (Ver la línea de tiempo mineralógica a continuación como ejemplo de alternativa). La obtención de edades radiométricas en muestras de unidades de superficie identificadas es claramente necesaria para una comprensión más completa de la cronología marciana. [31]
El Hesperian fue una época de tasas decrecientes de cráteres de impacto, actividad volcánica intensa y generalizada e inundaciones catastróficas. Muchas de las principales características tectónicas de Marte se formaron en esta época. El peso del inmenso Tharsis Bulge estresó la corteza para producir una vasta red de fracturas extensionales ( fosas ) y características deformacionales compresivas ( crestas arrugadas ) en todo el hemisferio occidental. El enorme sistema de cañones ecuatoriales de Valles Marineris se formó durante el Hesperiense como resultado de estas tensiones. La erosión del ácido sulfúrico en la superficie produjo una abundancia de minerales de sulfato que precipitaron en ambientes evaporíticos , que se generalizaron a medida que el planeta se volvió cada vez más árido. El Período Hesperian también fue una época en la que aparecen las primeras evidencias de actividad glacial y procesos relacionados con el hielo en el registro geológico marciano.
Tal como se concibió originalmente, el Sistema Hesperian se refería a las superficies más antiguas de Marte que son posteriores al final de los intensos bombardeos . [33] El Hesperian fue, por lo tanto, un período de rápida disminución en las tasas de formación de cráteres de impacto. Sin embargo, el momento y el ritmo de la disminución son inciertos. El registro de cráteres lunares sugiere que la tasa de impactos en el Sistema Solar interior durante el período de Noé (hace 4.000 millones de años) fue 500 veces mayor que la actual. [34] Los científicos planetarios todavía debaten si estas altas tasas representan el final de la acreción planetaria o un pulso cataclísmico tardío que siguió a un período más inactivo de actividad de impacto. Sin embargo, al comienzo del Hesperian, la tasa de impacto probablemente había disminuido a aproximadamente 80 veces mayor que las tasas actuales, [4] y al final del Hesperian, unos 700 millones de años después, la tasa comenzó a parecerse a la que se observa hoy. [35]
