Se cree que la preservación y cementación de la estratigrafía de las dunas eólicas en Burns Cliff en el cráter Endurance estuvieron controladas por el flujo de aguas subterráneas poco profundas. [1]
La lluvia y la nieve eran fenómenos habituales en Marte en el pasado; especialmente en las épocas de Noé y principios de Hespérides . [2] [3] [4] [5] [6] [7] Se creía que el agua se filtraba en el suelo hasta que alcanzaba una formación que no le permitía penetrar más (dicha capa se llama acuitardo y se cree que es impermeable ). Luego, el agua se acumulaba formando una capa saturada. Es posible que todavía existan acuíferos profundos. [8]
Reseñas generales
Los investigadores han descubierto que Marte tenía un sistema de agua subterránea de alcance planetario y varias características destacadas del planeta han sido producidas por la acción del agua subterránea . [9] [10] Cuando el agua subió a la superficie o cerca de la superficie, se depositaron varios minerales y los sedimentos se cementaron entre sí. Algunos de los minerales eran sulfatos que probablemente se produjeron cuando el agua disolvió el azufre de las rocas subterráneas, y luego se oxidó al entrar en contacto con el aire. [11] [12] [13] Mientras viajaba a través del acuífero , el agua pasó a través de roca ígnea basalto , que habría contenido azufre.
En un acuífero, el agua ocupa un espacio abierto (espacio poroso) que se encuentra entre las partículas de roca. Esta capa se extendería y acabaría por estar debajo de la mayor parte de la superficie marciana. La parte superior de esta capa se denomina nivel freático . Los cálculos muestran que el nivel freático de Marte estuvo durante un tiempo a 600 metros por debajo de la superficie. [14] [15]
En septiembre de 2019, el módulo de aterrizaje InSight descubrió pulsos magnéticos inexplicables y oscilaciones magnéticas consistentes con la existencia de un depósito planetario de agua líquida en las profundidades del subsuelo. [8]
Los investigadores han llegado a la conclusión de que el cráter Gale ha experimentado muchos episodios de oleadas de agua subterránea con cambios en la química de las aguas subterráneas. Estos cambios químicos podrían sustentar la vida. [16] [17] [18] [19] [20] [21]
Terreno estratificado
Las capas pueden formarse cuando el agua subterránea asciende y deposita minerales y sedimentos. Las capas endurecidas quedan, por tanto, más protegidas de la erosión. Este proceso puede producirse en lugar de que se formen capas bajo los lagos.
Algunas localizaciones del Planeta Rojo muestran grupos de rocas estratificadas. [22] [23] Las capas de roca están presentes bajo las resistentes tapas de los cráteres de pedestal , en los suelos de muchos grandes cráteres de impacto y en la zona llamada Arabia. [24] [25] En algunos lugares las capas están dispuestas en patrones regulares. [26] [27] Se ha sugerido que las capas fueron puestas en su lugar por volcanes, el viento o por estar en el fondo de un lago o mar. Los cálculos y simulaciones muestran que el agua subterránea que transporta minerales disueltos emergería en los mismos lugares que tienen abundantes capas de roca. Según estas ideas, los cañones profundos y los grandes cráteres recibirían agua procedente del suelo. Muchos cráteres en la zona de Arabia de Marte contienen grupos de capas. Algunas de estas capas pueden haber resultado del cambio climático.
La inclinación del eje de rotación de Marte ha cambiado repetidamente en el pasado. Algunos cambios son importantes. Debido a estas variaciones del clima, a veces la atmósfera de Marte habría sido mucho más densa y habría contenido más humedad. La cantidad de polvo atmosférico también ha aumentado y disminuido. Se cree que estos cambios frecuentes ayudaron a depositar material en cráteres y otros lugares bajos. El ascenso de aguas subterráneas ricas en minerales cementó estos materiales. El modelo también predice que después de que un cráter esté lleno de rocas estratificadas, se depositarán capas adicionales en el área alrededor del cráter. Por lo tanto, el modelo predice que también se pueden haber formado capas en las regiones intercráteres; se han observado capas en estas regiones.
Las capas pueden endurecerse por la acción del agua subterránea. El agua subterránea marciana probablemente se movió cientos de kilómetros, y en el proceso disolvió muchos minerales de la roca que atravesó. Cuando el agua subterránea emerge en áreas bajas que contienen sedimentos, el agua se evapora en la fina atmósfera y deja minerales como depósitos y/o agentes cementantes. En consecuencia, las capas de polvo no podrían erosionarse fácilmente más tarde ya que estaban cementadas entre sí. En la Tierra, las aguas ricas en minerales a menudo se evaporan formando grandes depósitos de varios tipos de sales y otros minerales . A veces el agua fluye a través de los acuíferos de la Tierra y luego se evapora en la superficie, tal como se hipotetiza para Marte. Un lugar donde esto ocurre en la Tierra es la Gran Cuenca Artesiana de Australia . [28] En la Tierra, la dureza de muchas rocas sedimentarias , como la arenisca , se debe en gran medida al cemento que se colocó cuando el agua pasó a través de ellas.
En febrero de 2019, científicos europeos publicaron evidencia geológica de un antiguo sistema de agua subterránea que se extendía por todo el planeta y que, posiblemente, estaba conectado a un supuesto vasto océano. [29] [30]
Capas vistas por HiRISE. La flecha indica la falla.
Capas enDanielsoncráter
Montículo estratificado en el suelo del cráter Danielson, visto por HiRISE en el marco del programa HiWish
Vista cercana y en color de las capas y el polvo oscuro en el piso, como lo ve HiRISE
Vista en color de cerca de las capas y el polvo oscuro en el suelo, como lo ve HiRISE. Se ven rocas en la imagen.
Vista detallada de las capas del suelo, tal como las ve HiRISE. Se ven algunas fallas en la imagen.
Capas vistas por HiRISE. El cuadro representa el tamaño de un campo de fútbol.
Primer plano de las capas tal como las ve HiRISE. Se ven rocas y arena oscura.
Terreno invertido
Muchas áreas de Marte muestran un relieve invertido . En esos lugares, los antiguos cauces fluviales se muestran como lechos elevados, en lugar de valles fluviales. Los lechos elevados se forman cuando los antiguos cauces fluviales se llenan de material resistente a la erosión. Después de que la erosión posterior elimine los materiales blandos circundantes, quedan atrás los materiales más resistentes que se depositaron en el lecho fluvial. La lava es una sustancia que puede fluir por los valles y producir este tipo de terreno invertido. Sin embargo, los materiales bastante sueltos pueden volverse bastante duros y resistentes a la erosión cuando se cementan con minerales. Estos minerales pueden provenir de aguas subterráneas. Se cree que un punto bajo, como un valle, concentra el flujo subterráneo, por lo que más agua y cemento se mueven hacia él, y esto da como resultado un mayor grado de cementación. [9]
Sin embargo, la inversión del terreno también puede ocurrir sin que haya cementación por parte de las aguas subterráneas. Si una superficie está siendo erosionada por el viento, el contraste necesario en la erosionabilidad puede surgir simplemente de las variaciones en el tamaño de grano de los sedimentos sueltos. Dado que el viento puede llevarse arena pero no cantos rodados, por ejemplo, un lecho de canal rico en cantos rodados podría formar una cresta invertida si originalmente estaba rodeado por sedimentos mucho más finos, incluso si los sedimentos no estaban cementados. Este efecto se ha invocado para los canales en el cráter Saheki . [31]
Los lugares de Marte que contienen capas en el fondo de los cráteres a menudo también tienen terreno invertido.
Canal invertido en Miyamoto , visto desde HiRISE . La barra de escala tiene una longitud de 500 metros.
Imagen de contexto CTX para la siguiente imagen que se tomó con HiRISE. Observe que la cresta larga que atraviesa la imagen probablemente sea un arroyo antiguo. El recuadro indica el área para la imagen de HiRISE. Imagen ubicada en el cuadrángulo del seno Margaritifer .
Las naves espaciales enviadas a Marte proporcionaron una gran cantidad de evidencia de que el agua subterránea es una de las principales causas de muchas capas de roca en el planeta. El rover Opportunity estudió algunas áreas con instrumentos sofisticados. Las observaciones de Opportunity mostraron que el agua subterránea había subido repetidamente a la superficie. La evidencia de que el agua llegó a la superficie varias veces incluye concreciones de hematita (llamadas "arándanos azules"), cementación de sedimentos, alteración de sedimentos y clastos o esqueletos de cristales formados. [32] [33] [34] Para producir cristales de esqueleto, se depositaron minerales disueltos como cristales minerales, y luego los cristales se disolvieron cuando más agua llegó a la superficie en un momento posterior. La forma de los cristales aún se podía distinguir. [35]
Opportunity encontró hematita y sulfatos en muchos lugares a medida que viajaba por la superficie de Marte, por lo que se supone que los mismos tipos de depósitos están generalizados, tal como predijo el modelo. [36] [37] [38] [39]
Agujeros (vugs) en el lecho rocoso con forma de cristales que estaban allí pero que se han disuelto, como los vio el rover Opportunity. Los agujeros tienen la forma de los cristales originales.
"Arándanos" (esferas de hematita) en un afloramiento rocoso en el cráter Eagle. Observe el triplete fusionado en la parte superior izquierda.
Las sondas en órbita mostraron que el tipo de roca alrededor de Opportunity estaba presente en un área muy grande que incluía Arabia, que es casi tan grande como Europa . Un espectroscopio , llamado CRISM , en el Mars Reconnaissance Orbiter encontró sulfatos en muchos de los mismos lugares que el modelo de afloramiento de agua había predicho, incluidas algunas áreas de Arabia. [40] El modelo predijo depósitos en los cañones de Valles Marineris ; estos depósitos han sido observados y se ha encontrado que contienen sulfatos. [41]
También se ha encontrado que otros lugares predichos para tener afloramiento de agua, por ejemplo, regiones de caos y cañones asociados con grandes efluentes, contienen sulfatos. [42] [43]
Las capas ocurren en los tipos de lugares predichos por este modelo de agua subterránea que se evapora en la superficie. Fueron descubiertas por el Mars Global Surveyor y HiRISE a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter. Se han observado capas alrededor del sitio donde aterrizó Opportunity y en la cercana Arabia. El suelo bajo la tapa de los cráteres de pedestal a veces presenta numerosas capas. La tapa de un cráter de pedestal protege el material que se encuentra debajo de él de la erosión. Se acepta que el material que ahora solo se encuentra debajo de la tapa del cráter de pedestal cubría antiguamente toda la región. Por lo tanto, las capas que ahora solo son visibles debajo de los cráteres de pedestal alguna vez cubrieron toda el área. Algunos cráteres contienen montículos de material estratificado que se extienden por encima del borde del cráter. El cráter Gale y Crommelin (cráter marciano) son dos cráteres que contienen montículos grandes. Estos montículos altos se formaron, según este modelo, por capas que primero llenaron el cráter y luego continuaron acumulándose alrededor de la región circundante. La erosión posterior eliminó material alrededor del cráter, pero dejó un montículo en el cráter que era más alto que su borde. Téngase en cuenta que aunque el modelo predice afloramientos y evaporación que deberían haber producido capas en otras áreas (tierras bajas del norte), estas áreas no muestran capas porque las capas se formaron hace mucho tiempo en la época hespérica temprana y, por lo tanto, fueron enterradas posteriormente por depósitos posteriores.
Un grupo de científicos europeos describió en febrero de 2019 una evidencia sólida de que las aguas subterráneas forman lagos en cráteres profundos. [29] [30] [44] [45] Los cráteres examinados no mostraban entradas ni salidas; por lo tanto, el agua para el lago habría venido del suelo. Estos cráteres tenían pisos que se encontraban aproximadamente a 4000 m por debajo del "nivel del mar" marciano. Las características y los minerales en los pisos de estos cráteres solo podrían haberse formado en presencia de agua. Algunas de las características eran deltas y terrazas. [46] [44] Algunos de los cráteres estudiados fueron Oyama, Pettit, Sagan, Tombaugh, Mclaughlin, du Martheray, Nicholson, Curie y Wahoo. Parece que si un cráter era lo suficientemente profundo, el agua salía del suelo y se formaba un lago. [44]
Rayas y capas oscuras en la ladera cerca de la parte superior de un cráter de pedestal, como las observa HiRISE. Imagen en el cuadrángulo Arabia .
Los cráteres de pedestal se forman cuando los materiales expulsados de los impactos protegen el material subyacente de la erosión. Como resultado de este proceso, los cráteres aparecen en lo alto de su entorno.
Rayas y capas oscuras en la pendiente cerca de un cráter de pedestal, como las vio HiRISE. Las capas estaban protegidas por la parte superior del cráter de pedestal. Imagen en el cuadrángulo Arabia .
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