El agua que fluía en Marte estaba protegida por capas de dióxido de carbono
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| Una interpretación artística de un río cubierto de hielo, que se origina a partir del agua derretida que se encuentra debajo del casquete polar sur de Marte. Imagen: Peter Buhler/PSI. |
08 noviembre 2024.- El clima antiguo de Marte es uno de los misterios más desconcertantes de nuestro Sistema Solar. El planeta alguna vez fue húmedo y cálido; ahora es seco y frío. Lo que sea que le haya sucedido al planeta, no sucedió de repente.
Una nueva investigación muestra que en el antiguo y frío Marte, capas de dióxido de carbono congelado permitieron que fluyeran ríos y existiera un mar del tamaño del Mediterráneo.
El cambio climático de Marte, de cálido y húmedo a frío y seco, no fue abrupto. No hubo ningún impacto catastrófico ni ningún otro evento desencadenante. A lo largo de su cambio gradual, hubo diferentes episodios climáticos.
La superficie del planeta se caracteriza por características que indican la presencia de agua. Los cauces de los ríos, los cráteres de impacto y las cuencas que alguna vez fueron paleolagos ilustran la compleja historia climática de Marte. Marte es muy diferente de la Tierra, pero ambos siguen el mismo conjunto de reglas naturales.
En los climas gélidos de la Tierra, los ríos pueden fluir por debajo de gruesas capas de hielo protectoras. Una nueva investigación muestra que algo similar sucedió en Marte. La investigación se publicó en JGR Planets y se titula “ Massive Ice Sheet Basal Melting Triggered by Atmospheric Collapse on Mars, Leading to Formation of an Overtopped, Ice-Covered Argyre Basin Paleolake Feed by 1,000-km Rivers” (El derretimiento basal masivo de la capa de hielo provocado por el colapso atmosférico en Marte, lo que llevó a la formación de un paleolago cubierto de hielo de la cuenca de Argyre alimentado por ríos de 1.000 km ).
El autor principal es Peter Buhler, un científico investigador del Planetary Science Institute.
La investigación examina un período de hace unos 3.600 millones de años, cuando Marte probablemente estaba en transición del Período Noéico al Período Hespérico . En ese momento, la mayor parte del agua superficial estaba congelada en grandes capas de hielo en la región sur de Marte, según la investigación.
La atmósfera de CO2 del planeta sufrió colapsos periódicos y se sublimó fuera de la atmósfera. Esos colapsos formaron una capa de CO2 de 650 metros (0,4 millas) de espesor que creó una enorme capa de hielo sobre el Polo Sur. Aisló la capa de agua congelada de 2,5 millas (4 km) de espesor que formaba las capas de hielo.
Buhler modeló cómo la capa de CO2 actuaba como una manta térmica y demostró que liberaba cantidades masivas de agua de deshielo del polo congelado. Esta agua fluía por los ríos, y las capas superiores se congelaban y aislaban el agua líquida que se encontraba debajo.
“Ahora tenemos la capa de hielo en la parte superior, un nivel freático saturado debajo y permafrost a los lados”, dijo Buhler. “La única forma que queda para que el agua fluya es a través de la interfaz entre la capa de hielo y la roca que está debajo de ella. Es por eso que en la Tierra vemos ríos que salen de debajo de los glaciares en lugar de simplemente desembocar en el suelo”.
Según el trabajo de Buhler, se liberó suficiente agua para llenar la cuenca de Argyre.
La cuenca de Argyre es una de las mayores cuencas de impacto del planeta, con un diámetro de aproximadamente 1.800 km. Esta enorme cuenca de impacto se formó hace miles de millones de años cuando un cometa o asteroide chocó contra Marte. Se hunde unos 5,2 km por debajo de las llanuras circundantes, lo que la convierte en la segunda cuenca más profunda de Marte. Los científicos han pensado durante mucho tiempo que la cuenca alguna vez contuvo agua (tanto como el mar Mediterráneo) y el trabajo de Buhler muestra cómo pudo haberse llenado.
“Los eskers son evidencia de que en algún momento hubo derretimiento subglacial en Marte, y eso es un gran misterio”, dijo Buhler. Los eskers son largas crestas estratificadas de arena y grava depositadas por corrientes de agua de deshielo que fluyen bajo los glaciares. Son comunes en la Tierra, donde los glaciares alguna vez cubrieron la superficie. Los eskers de Marte respaldan la idea de que sucedió lo mismo en ese planeta.
Los ríos subglaciales habrían corrido por debajo del hielo, donde estaban aislados del frío. Cuando salieron del glaciar, habrían seguido su curso hasta que se formó una capa de hielo lo suficientemente gruesa como para aislarlos. Buhler dice que el hielo habría crecido hasta alcanzar cientos de metros de espesor, y el agua que fluía por debajo de las capas de hielo habría tenido varios pies de profundidad. El agua habría excavado canales fluviales de miles de kilómetros de largo, y hay varios de ellos que van desde el casquete polar hasta la cuenca de Argyre.
“La gente ha intentado descubrir procesos que pudieran hacer que eso sucediera, pero nada funcionó realmente”, dijo Buhler. “La mejor hipótesis actual es que hubo algún evento de calentamiento global no especificado, pero esa fue una respuesta poco satisfactoria para mí, porque no sabemos qué habría causado ese calentamiento. Este modelo explica los eskers sin invocar el calentamiento climático”.
La cuenca de Argyre es enorme y voluminosa, y las explicaciones propuestas sobre cómo se llenó de agua no fueron concluyentes. Tiene aproximadamente el mismo volumen que el mar Mediterráneo. El modelo de Buhler muestra que la cuenca tardó unos diez mil años en llenarse y, después de llenarse, el agua se vació en llanuras a unos 8.000 km (5.000 millas) de distancia.
Este proceso ocurrió repetidamente a lo largo de un período de cien millones de años, con cada evento separado por millones de años.
“Este es el primer modelo que produce suficiente agua para cubrir Argyre, lo que es coherente con observaciones geológicas de hace décadas”, dijo Buhler. “También es probable que el agua de deshielo, una vez río abajo, se sublimara de nuevo en la atmósfera antes de regresar al casquete polar sur, perpetuando un ciclo hidrológico de polo a ecuador que puede haber desempeñado un papel importante en el enigmático pulso de actividad hidrológica de fase tardía de Marte. Es más, no se necesita un calentamiento de fase tardía para explicarlo”.
El trabajo de Buhler está respaldado por otras investigaciones. La literatura previa respalda la presencia de un inventario de CO2 de ~0,6 bar (atmosférico) , como el utilizado en el modelo, cerca del límite entre el Noé y el Hespériense”, escribe en su investigación. La historia de la presión atmosférica de Marte está respaldada por la cosmoquímica, la mineralogía, las proporciones isotópicas de los gases atrapados en la atmósfera y los meteoritos, la geomorfología y las extrapolaciones del escape atmosférico actual.
“Por lo tanto, hay evidencia sólida de que Marte tenía un reservorio móvil de CO2 lo suficientemente grande como para impulsar el escenario de fusión impulsado por el colapso atmosférico descrito en este manuscrito, con un colapso que ocurrió en un momento acorde con la formación de la Red de Valles durante el intenso pulso terminal de intensa actividad fluvial de Marte a finales del Noé y principios del Hespérico”, escribe Buhler.
Ese período de la historia de Marte se destaca como una fase distinta de actividad geológica, mientras que los cambios fueron más graduales en el Período Noéico Inferior. El Noéico Tardío/Hespérico Temprano vio la formación de una intensa red de valles. Muchos de estos valles están profundamente tallados en el paisaje, a menudo atravesando características geológicas más antiguas. Eso sugiere que el flujo de agua fue poderoso y erosivo. Esta actividad fluvial también creó grandes depósitos de sedimentos, como los que el rover Perseverance de la NASA está explorando en el cráter Jezero.
La investigación de Buhler se basa en parte en observaciones actuales del CO2 atmosférico de Marte y sus ciclos. Gran parte de él está congelado y ligado al regolito. La inclinación rotacional de Marte cambia a lo largo de un período de 100.000 años. Cuando está más cerca de estar en línea recta hacia arriba y hacia abajo, el Sol llega al ecuador y el CO2 se libera del regolito a la atmósfera. Finalmente llega a los polos, donde se congela en los casquetes.
Cuando Marte se inclina, los polos se calientan y el CO2 se sublima y se libera nuevamente a la atmósfera. Finalmente llega al regolito, ahora más frío, que lo absorbe. “La atmósfera se limita a participar en el viaje. Actúa como un conducto para la acción real, que es el intercambio entre el regolito y el manto glaciar del polo sur, incluso hoy en día”, dijo Buhler.
Buhler sigue trabajando con su modelo y tiene intención de seguir probándolo con más rigor. Si supera con éxito más pruebas, nuestra comprensión de Marte dará un gran paso adelante.
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