La areografía , también conocida como geografía de Marte , es un subcampo de la ciencia planetaria que implica la delimitación y caracterización de regiones en Marte . [1] [2] [3] La areografía se centra principalmente en lo que se llama geografía física en la Tierra; es decir, la distribución de características físicas en Marte y sus representaciones cartográficas . En abril de 2023, The New York Times informó sobre un mapa global actualizado de Marte basado en imágenes de la nave espacial Hope . [4] La NASA publicó un mapa global de Marte relacionado, pero mucho más detallado, el 16 de abril de 2023. [5]
Las primeras observaciones detalladas de Marte se realizaron con telescopios terrestres . La historia de estas observaciones está marcada por las oposiciones de Marte, cuando el planeta está más cerca de la Tierra y, por lo tanto, es más fácilmente visible, que ocurren cada dos años. Aún más notables son las oposiciones perihelicas de Marte, que ocurren aproximadamente cada 16 años y se distinguen porque Marte es el más cercano a la Tierra y el perihelio de Júpiter lo hace aún más cercano a la Tierra.
En septiembre de 1877 (el 5 de septiembre se produjo una oposición perihelica de Marte), el astrónomo italiano Giovanni Schiaparelli publicó el primer mapa detallado de Marte . Estos mapas contenían características que él llamó canali ("canales"), que más tarde se demostró que eran una ilusión óptica . Estos canali eran supuestamente largas líneas rectas en la superficie de Marte a las que dio nombres de famosos ríos de la Tierra. Su término fue traducido erróneamente popularmente como canales , y así comenzó la controversia sobre los canales marcianos .
Tras estas observaciones, se mantuvo durante mucho tiempo la creencia de que Marte contenía vastos mares y vegetación. No fue hasta que una sonda espacial visitó el planeta durante las misiones Mariner de la NASA en la década de 1960 que estos mitos se disiparon. Se hicieron algunos mapas de Marte utilizando los datos de estas misiones, pero no fue hasta la misión Mars Global Surveyor , lanzada en 1996 y que finalizó a fines de 2006, que se obtuvieron mapas completos y extremadamente detallados.
La cartografía es el arte, la ciencia y la tecnología de hacer mapas. La geodesia es la ciencia de medir la forma, la orientación y la gravedad de la Tierra y, por extensión, de otros cuerpos planetarios. Existen muchas técnicas establecidas específicas de la Tierra que nos permiten convertir la superficie curva 2D en planos 2D para facilitar la cartografía. Para facilitar esto en Marte, se necesitaban establecer proyecciones , sistemas de coordenadas y datums . Hoy en día, el Servicio Geológico de los Estados Unidos define treinta cuadrángulos cartográficos para la superficie de Marte. Estos se pueden ver a continuación.
En la Tierra, el punto de referencia de elevación cero se basa en el nivel del mar (el geoide ). Dado que Marte no tiene océanos y, por lo tanto, no tiene "nivel del mar", es conveniente definir un nivel de elevación cero arbitrario o " punto de referencia vertical " para cartografiar la superficie, llamado areoide . [9]
El dato para Marte se definió inicialmente en términos de una presión atmosférica constante. Desde la misión Mariner 9 hasta 2001, se eligió esta presión como 610,5 Pa (6,105 mbar), sobre la base de que por debajo de esta presión el agua líquida nunca puede ser estable (es decir, el punto triple del agua está a esta presión). Este valor es solo el 0,6% de la presión a nivel del mar en la Tierra. Nótese que la elección de este valor no significa que exista agua líquida por debajo de esta altitud, solo que podría existir si la temperatura superara los 273,16 K (0,01 grados C, 32,018 grados F). [10]
En 2001, los datos del altímetro láser Mars Orbiter condujeron a una nueva convención de elevación cero definida como la superficie equipotencial (gravitacional más rotacional) cuyo valor promedio en el ecuador es igual al radio medio del planeta. [11]
El origen de la latitud es el ecuador medio de Marte, definido perpendicularmente a su eje medio de rotación, eliminando las oscilaciones periódicas. [12]
El ecuador de Marte se define por su rotación, pero la ubicación de su meridiano principal se especificó, como en el caso de la Tierra, mediante la elección de un punto arbitrario que los observadores posteriores aceptaron. Los astrónomos alemanes Wilhelm Beer y Johann Heinrich Mädler seleccionaron una pequeña característica circular en el Sinus Meridiani ('Bahía Media' o 'Bahía Meridiana') como punto de referencia cuando produjeron el primer mapa sistemático de las características de Marte en 1830-1832. En 1877, su elección fue adoptada como el meridiano principal por el astrónomo italiano Giovanni Schiaparelli cuando comenzó a trabajar en sus notables mapas de Marte. En 1909, los creadores de efemérides decidieron que era más importante mantener la continuidad de las efemérides como guía para las observaciones y esta definición fue "prácticamente abandonada". [13] [14]
Después de que la sonda espacial Mariner proporcionara extensas imágenes de Marte, en 1972 el Grupo de Geodesia/Cartografía Mariner 9 propuso que el meridiano principal pasara por el centro de un pequeño cráter de 500 m de diámetro (llamado Airy-0 ), ubicado en Sinus Meridiani a lo largo de la línea meridiana de Beer y Mädler, definiendo así la longitud 0,0° con una precisión de 0,001°. [13] Este modelo utilizó la red de puntos de control planetográficos desarrollada por Merton Davies de la Corporación RAND . [15]
A medida que las técnicas radiométricas aumentaron la precisión con la que se podían localizar objetos en la superficie de Marte, se consideró que el centro de un cráter circular de 500 m no era lo suficientemente preciso para realizar mediciones exactas. Por lo tanto, el Grupo de Trabajo de la UAI sobre Coordenadas Cartográficas y Elementos Rotacionales recomendó fijar la longitud del módulo de aterrizaje Viking 1 (para el que existían amplios datos de seguimiento radiométrico) como la longitud estándar de 47,95137° oeste. Esta definición mantiene la posición del centro de Airy-0 en la longitud 0°, dentro de la tolerancia de las incertidumbres cartográficas actuales. [16]
En todo el planeta , no es posible generalizar, y la geografía de Marte varía considerablemente. Sin embargo, la dicotomía de la topografía marciana es sorprendente: las llanuras del norte aplanadas por flujos de lava contrastan con las tierras altas del sur, picadas y llenas de cráteres por antiguos impactos. La superficie de Marte vista desde la Tierra se divide en consecuencia en dos tipos de áreas, con diferentes albedos . Las llanuras más pálidas cubiertas de polvo y arena rica en óxidos de hierro rojizos alguna vez se consideraron "continentes" marcianos y se les dieron nombres como Arabia Terra ( tierra de Arabia ) o Amazonis Planitia ( llanura amazónica ). Se pensaba que las características oscuras eran mares, de ahí sus nombres Mare Erythraeum , Mare Sirenum y Aurorae Sinus . La característica oscura más grande vista desde la Tierra es Syrtis Major Planum .
El volcán escudo , Olympus Mons ( monte Olimpo ) , se eleva 22 km por encima de las llanuras volcánicas circundantes y es la montaña más alta conocida en cualquier planeta del sistema solar. [10] Está en una vasta región montañosa llamada Tharsis , que contiene varios volcanes grandes. Véase la lista de montañas de Marte . La región de Tharsis de Marte también tiene el sistema de cañones más grande del sistema solar, Valles Marineris o el Valle Mariner , que tiene 4000 km de largo y 7 km de profundidad. Marte también está marcado por innumerables cráteres de impacto . El más grande de ellos es la cuenca de impacto Hellas . Véase la lista de cráteres de Marte .
Marte tiene dos capas de hielo polares permanentes: la del norte, situada en Planum Boreum, y la del sur, en Planum Australe .
La diferencia entre los puntos más altos y más bajos de Marte es de casi 30 km (desde la cima del Monte Olimpo a una altitud de 21,2 km hasta el cráter Badwater[1] en el fondo de la cuenca de impacto Hellas a una altitud de 8,2 km por debajo del punto de referencia). En comparación, la diferencia entre los puntos más altos y más bajos de la Tierra ( el Monte Everest y la Fosa de las Marianas ) es de solo 19,7 km. Combinado con los diferentes radios de los planetas, esto significa que Marte es casi tres veces más "rugoso" que la Tierra.
El Grupo de Trabajo sobre Nomenclatura de Sistemas Planetarios de la Unión Astronómica Internacional es responsable de nombrar las características de la superficie marciana.
Los observadores de la topografía marciana notarán una dicotomía entre los hemisferios norte y sur. La mayor parte del hemisferio norte es plana, con pocos cráteres de impacto y se encuentra por debajo del nivel convencional de "elevación cero". En cambio, el hemisferio sur está formado por montañas y tierras altas, en su mayoría muy por encima de la elevación cero. Los dos hemisferios difieren en elevación entre 1 y 3 km. La frontera que separa las dos áreas es muy interesante para los geólogos.
Una característica distintiva es el terreno accidentado . [17] Contiene mesetas, protuberancias y valles de fondo plano con paredes de aproximadamente una milla de altura. Alrededor de muchas de las mesetas y protuberancias hay plataformas de escombros lobulados que se ha demostrado que son glaciares cubiertos de rocas. [18]
Otras características interesantes son los grandes valles fluviales y los canales de desagüe que cortan la dicotomía. [19] [20] [21]
Las tierras bajas del norte comprenden aproximadamente un tercio de la superficie de Marte y son relativamente planas, con cráteres de impacto ocasionales. Los otros dos tercios de la superficie marciana son las tierras altas del sur. La diferencia de elevación entre los hemisferios es dramática. Debido a la densidad de cráteres de impacto, los científicos creen que el hemisferio sur es mucho más antiguo que las llanuras del norte. [22] Gran parte de las tierras altas del sur, repletas de cráteres, datan del período de bombardeo intenso, el Noé .
Se han propuesto múltiples hipótesis para explicar las diferencias. Las tres más comúnmente aceptadas son un único megaimpacto, múltiples impactos y procesos endógenos como la convección del manto. [19] Ambas hipótesis relacionadas con el impacto implican procesos que podrían haber ocurrido antes del final del bombardeo primordial, lo que implica que la dicotomía de la corteza tiene sus orígenes en los inicios de la historia de Marte.
La hipótesis del impacto gigante, propuesta originalmente a principios de los años 1980, fue recibida con escepticismo debido a la forma no radial (elíptica) del área de impacto, donde un patrón circular sería un apoyo más fuerte para el impacto de un objeto más grande. Pero un estudio de 2008 [23] proporcionó investigación adicional que apoya un solo impacto gigante. Usando datos geológicos, los investigadores encontraron apoyo para el impacto único de un objeto grande golpeando Marte en un ángulo de aproximadamente 45 grados. Evidencia adicional analizando la química de la roca marciana para el afloramiento de material del manto posterior al impacto apoyaría aún más la teoría del impacto gigante.
Aunque se los recuerda más por haber cartografiado la Luna a partir de 1830, Johann Heinrich Mädler y Wilhelm Beer fueron los primeros "areógrafos". Comenzaron por establecer de una vez por todas que la mayoría de las características de la superficie eran permanentes y precisaron el período de rotación de Marte. En 1840, Mädler combinó diez años de observaciones y dibujó el primer mapa de Marte jamás realizado. En lugar de dar nombres a las diversas marcas que cartografiaron, Beer y Mädler simplemente las designaron con letras; la bahía meridiana (Sinus Meridiani) fue, por tanto, la característica "a".
Durante los siguientes veinte años, a medida que los instrumentos mejoraban y el número de observadores también aumentaba, varias formaciones marcianas adquirieron una mezcolanza de nombres. Por dar un par de ejemplos, Solis Lacus era conocido como el "Oculus" (el Ojo), y Syrtis Major era conocido generalmente como el "Mar de Reloj de Arena" o el "Escorpión". En 1858, el astrónomo jesuita Angelo Secchi también lo denominó "Canal Atlántico" . Secchi comentó que "parece desempeñar el papel del Atlántico que, en la Tierra, separa el Viejo Continente del Nuevo"; esta fue la primera vez que el fatídico canale , que en italiano puede significar tanto "canal" como "canal", se había aplicado a Marte.
En 1867, Richard Anthony Proctor dibujó un mapa de Marte. Se basaba, de forma un tanto rudimentaria, en los primeros dibujos del reverendo William Rutter Dawes de 1865, que eran los mejores disponibles en aquel momento. Proctor explicó su sistema de nomenclatura diciendo: "He aplicado a las diferentes características los nombres de aquellos observadores que han estudiado las peculiaridades físicas que presenta Marte". A continuación se presentan algunos de sus nombres, junto con los que más tarde utilizó Schiaparelli en su mapa marciano creado entre 1877 y 1886. [24] Los nombres de Schiaparelli fueron adoptados en general y son los que se utilizan actualmente:
La nomenclatura de Proctor ha sido criticada a menudo, principalmente porque muchos de sus nombres honraban a astrónomos ingleses, pero también porque utilizó muchos nombres más de una vez. En particular, Dawes apareció no menos de seis veces (Dawes Ocean, Dawes Continent, Dawes Sea, Dawes Strait, Dawes Isle y Dawes Forked Bay). Aun así, los nombres de Proctor no carecen de encanto y, a pesar de todos sus defectos, fueron una base sobre la que los astrónomos posteriores mejorarían.
En la actualidad, los nombres de las características marcianas se derivan de varias fuentes, pero los nombres de las grandes características se derivan principalmente de los mapas de Marte realizados en 1886 por el astrónomo italiano Giovanni Schiaparelli . Schiaparelli nombró las características más grandes de Marte principalmente utilizando nombres de la mitología griega y, en menor medida, de la Biblia . Las grandes características del albedo de Marte conservan muchos de los nombres antiguos, pero a menudo se actualizan para reflejar los nuevos conocimientos sobre la naturaleza de las características. Por ejemplo, 'Nix Olympica' (las nieves del Olimpo) se ha convertido en Olympus Mons (Monte Olimpo).
Los grandes cráteres marcianos reciben el nombre de importantes científicos y escritores de ciencia ficción; los más pequeños reciben el nombre de ciudades y pueblos de la Tierra.
A varias formaciones terrestres estudiadas por los vehículos exploradores de Marte se les dan nombres o apodos temporales para identificarlas durante la exploración y la investigación. Sin embargo, se espera [ atribución necesaria ] que la Unión Astronómica Internacional haga permanentes los nombres de ciertas formaciones importantes, como las colinas de Columbia , que recibieron su nombre en honor a los siete astronautas que murieron en el desastre del transbordador espacial Columbia .
Mapa interactivo de la topografía global de Marte . Pase el cursor Tu ratónsobre la imagen para ver los nombres de más de 60 características geográficas destacadas y haga clic para acceder a ellas. Los colores del mapa base indican elevaciones relativas , según los datos del altímetro láser Mars Orbiter en el Mars Global Surveyor de la NASA . Los blancos y marrones indican las elevaciones más altas (+12 a +8 km ); seguido de rosas y rojas (+8 a +3 km ); el amarillo es0 km ; los verdes y azules son elevaciones más bajas (hasta−8 km ). Los ejes son latitud y longitud ; se indican las regiones polares .
