La composición de Marte cubre la rama de la geología de Marte que describe la composición del planeta Marte .
Composición elemental
Marte está diferenciado , lo que, para un planeta terrestre, implica que tiene un núcleo central formado por hierro metálico y níquel rodeado por un manto y una corteza de silicato menos densos . [4] Al igual que la Tierra, Marte parece tener un núcleo de hierro fundido, o al menos un núcleo exterior fundido. [5] Sin embargo, no parece haber convección en el manto. Actualmente, Marte muestra poca (o ninguna) actividad geológica.
La composición elemental de Marte es diferente a la de la Tierra en varios aspectos importantes. Primero, el análisis de meteoritos marcianos sugiere que el manto del planeta es aproximadamente dos veces más rico en hierro que el manto de la Tierra. [6] [7] El color rojo distintivo del planeta se debe a los óxidos de hierro en su superficie. En segundo lugar, su núcleo es más rico en azufre. [8] En tercer lugar, el manto marciano es más rico en potasio y fósforo que el de la Tierra y cuarto, la corteza marciana contiene un porcentaje más alto de elementos volátiles como azufre y cloro que la corteza terrestre. Muchas de estas conclusiones están respaldadas por análisis in situ de rocas y suelos en la superficie marciana. [9]
Gran parte de lo que sabemos sobre la composición elemental de Marte proviene de naves espaciales en órbita y módulos de aterrizaje. (Consulte Exploración de Marte para obtener una lista). La mayoría de estas naves espaciales llevan espectrómetros y otros instrumentos para medir la composición de la superficie de Marte mediante sensores remotos desde la órbita o análisis in situ en la superficie. También tenemos muchas muestras reales de Marte en forma de meteoritos que han llegado a la Tierra. Los meteoritos marcianos (a menudo llamados SNC, para Shergottites , Nakhlites y Chassignites [10] , los grupos de meteoritos que se demostró por primera vez que tenían un origen marciano) proporcionan datos sobre la composición química de la corteza y el interior de Marte que de otro modo no estarían disponibles excepto a través de una misión de retorno de muestra .
Con base en estas fuentes de datos, los científicos creen que los elementos químicos más abundantes en la corteza marciana son el silicio , el oxígeno , el hierro , el magnesio , el aluminio , el calcio y el potasio . Estos elementos son componentes principales de los minerales que componen las rocas ígneas . [11] Los elementos titanio , cromo , manganeso , azufre , fósforo , sodio y cloro son menos abundantes [12] [13] pero siguen siendo componentes importantes de muchos minerales accesorios [14] en rocas y de minerales secundarios (productos de intemperismo) en el polvo y la tierra (el regolito ). El 5 de septiembre de 2017, los científicos informaron que el rover Curiosity detectó boro , un ingrediente esencial para la vida en la Tierra , en el planeta Marte . Tal hallazgo, junto con descubrimientos previos de que el agua pudo haber estado presente en el antiguo Marte, respalda aún más la posible habitabilidad temprana del cráter Gale en Marte. [15] [16]
El hidrógeno está presente como agua (H 2 O) hielo y en minerales hidratados . El carbono se produce como dióxido de carbono (CO 2 ) en la atmósfera y, a veces, como hielo seco en los polos. También se almacena una cantidad desconocida de carbono en los carbonatos . El nitrógeno molecular (N 2 ) constituye el 2,7 por ciento de la atmósfera. Hasta donde sabemos, los compuestos orgánicos están ausentes [17] excepto por un rastro de metano detectado en la atmósfera . [18] [19] El 16 de diciembre de 2014, la NASA informó que el rover Curiosity detectó un "pico diez veces mayor", probablemente localizado, en la cantidad de metano en la atmósfera marciana . Las mediciones de muestra tomadas "una docena de veces durante 20 meses" mostraron aumentos a fines de 2013 y principios de 2014, con un promedio de "7 partes de metano por mil millones en la atmósfera". Antes y después de eso, las lecturas promediaron alrededor de una décima parte de ese nivel. [20] [21]
Mineralogía y petrología
Marte es fundamentalmente un planeta ígneo . Las rocas en la superficie y en la corteza consisten predominantemente de minerales que cristalizan a partir del magma . La mayor parte de nuestro conocimiento actual sobre la composición mineral de Marte proviene de datos espectroscópicos de naves espaciales en órbita, análisis in situ de rocas y suelos de seis sitios de aterrizaje y estudio de los meteoritos marcianos. [22] Los espectrómetros actualmente en órbita incluyen THEMIS ( Mars Odyssey ), OMEGA ( Mars Express ) y CRISM ( Mars Reconnaissance Orbiter ). Los dos vehículos de exploración de Marte llevan cada uno un espectrómetro de rayos X de partículas alfa ( APXS ), un espectrómetro de emisión térmica ( Mini-TES ) y un espectrómetro Mössbauer para identificar minerales en la superficie.
El 17 de octubre de 2012, el rover Curiosity en el planeta Marte en " Rocknest " realizó el primer análisis de difracción de rayos X del suelo marciano . Los resultados del analizador CheMin del rover revelaron la presencia de varios minerales, incluidos feldespato , piroxenos y olivino , y sugirieron que el suelo marciano de la muestra era similar a los " suelos basálticos erosionados " de los volcanes hawaianos . [23]
Rocas y minerales primarios
Adirondack ( espíritu ) | Barnacle Bill ( Sojourner ) | Ensenada Bathurst ( Curiosidad ) | Big Joe ( vikingo ) | Block Island ( oportunidad ) M | Rebote ( oportunidad ) | Coronación ( curiosidad ) | El Capitán ( oportunidad ) |
Esperance ( oportunidad ) | Goulburn ( curiosidad ) | Escudo térmico ( oportunidad ) M | Plato de inicio ( espíritu ) | Hottah ( curiosidad ) | Jake Matijevic ( curiosidad ) | Última oportunidad ( oportunidad ) | Enlace ( curiosidad ) |
Isla Mackinac ( Oportunidad ) M | Mimi ( espíritu ) | Oileán Ruaidh ( Oportunidad ) M | Olla de oro ( espíritu ) | Rocknest 3 ( curiosidad ) | Shelter Island ( Oportunidad ) M | Tintina ( curiosidad ) | Yogi ( forastero ) |
M = Meteorito - ( | )
Las áreas oscuras de Marte se caracterizan por los minerales máficos formadores de rocas olivino , piroxeno y feldespato plagioclasa . Estos minerales son los componentes principales del basalto , una roca volcánica oscura que también forma la corteza oceánica de la Tierra y la maría lunar .
El mineral olivino se encuentra en todo el planeta, pero algunas de las concentraciones más grandes se encuentran en Nili Fossae , un área que contiene rocas de edad de Noé. Otro gran afloramiento rico en olivino se encuentra en Ganges Chasma , un abismo del lado este de Valles Marineris (en la foto). [24] El olivino se transforma rápidamente en minerales arcillosos en presencia de agua líquida. Por lo tanto, las áreas con grandes afloramientos de rocas con olivino indican que el agua líquida no ha sido abundante desde que se formaron las rocas. [10]
Los minerales de piroxeno también están muy extendidos por la superficie. Se encuentran presentes tanto piroxenos con bajo contenido de calcio (orto-) como con alto contenido de calcio (clino-), y las variedades con alto contenido de calcio asociadas con escudos volcánicos más jóvenes y las formas con bajo contenido de calcio ( enstatita ) son más comunes en el antiguo terreno montañoso. Debido a que la enstatita se derrite a una temperatura más alta que su prima rica en calcio, algunos investigadores han argumentado que su presencia en las tierras altas indica que los magmas más viejos en Marte tenían temperaturas más altas que los más jóvenes. [25]
Entre 1997 y 2006, el espectrómetro de emisión térmica (TES) de la nave espacial Mars Global Surveyor (MGS) trazó un mapa de la composición mineral global del planeta. [26] TES identificó dos unidades volcánicas a escala global en Marte. El tipo de superficie 1 (ST1) caracteriza las tierras altas de la edad de Noé y consiste en basaltos inalterados ricos en plagioclasa y clinopiroxeno . El tipo de superficie 2 (ST2) es común en las llanuras más jóvenes al norte del límite de dicotomía y es más rico en sílice que ST1.
Las lavas de ST2 se han interpretado como andesitas o andesitas basálticas , lo que indica que las lavas en las llanuras del norte se originaron a partir de magmas ricos en volátiles más evolucionados químicamente. [27] (Ver Diferenciación ígnea y Cristalización fraccionada .) Sin embargo, otros investigadores han sugerido que ST2 representa basaltos erosionados con capas delgadas de vidrio de sílice u otros minerales secundarios que se formaron a través de la interacción con materiales que contienen agua o hielo. [28]
En Marte hay rocas verdaderas intermedias y félsicas , pero las exposiciones son poco frecuentes. Tanto TES como el Sistema de Imágenes de Emisión Térmica (THEMIS) de la nave espacial Mars Odyssey han identificado rocas con alto contenido de sílice en Syrtis Major y cerca del borde suroeste del cráter Antoniadi . Las rocas tienen espectros que se asemejan a granitoides y dacitas ricas en cuarzo , lo que sugiere que al menos algunas partes de la corteza marciana pueden tener una diversidad de rocas ígneas similares a la de la Tierra. [29] Alguna evidencia geofísica sugiere que la mayor parte de la corteza marciana en realidad puede consistir en andesita o andesita basáltica . La corteza andesítica está oculta por lavas basálticas superpuestas que dominan la composición de la superficie pero son volumétricamente menores. [4]
Las rocas estudiadas por Spirit Rover en el cráter Gusev se pueden clasificar de diferentes maneras. Las cantidades y tipos de minerales hacen que las rocas sean basaltos primitivos, también llamados basaltos picríticos. Las rocas son similares a las antiguas rocas terrestres llamadas komatiitas basálticas . Las rocas de las llanuras también se parecen a las shergottitas basálticas , meteoritos que vinieron de Marte. Un sistema de clasificación compara la cantidad de elementos alcalinos con la cantidad de sílice en un gráfico; en este sistema, las rocas de las llanuras de Gusev se encuentran cerca de la unión de basalto, picrobasalto y tefrita. La clasificación de Irvine-Barager los llama basaltos. [30]
El 18 de marzo de 2013, la NASA informó evidencia de los instrumentos en el rover Curiosity de hidratación mineral , probablemente sulfato de calcio hidratado , en varias muestras de rocas, incluidos los fragmentos rotos de la roca "Tintina" y la roca "Sutton Inlier" , así como en vetas y nódulos. en otras rocas como la roca "Knorr" y la roca "Wernicke" . [31] [32] [33] El análisis utilizando el instrumento DAN del rover proporcionó evidencia de agua subterránea, que asciende a hasta un 4% de contenido de agua, hasta una profundidad de 60 cm (2.0 pies), en la travesía del rover desde el Bradbury Lugar de aterrizaje en el área de la bahía de Yellowknife en el terreno de Glenelg . [31]
Retroceso escarpado]] por arena arrastrada por el viento a lo largo del tiempo en Marte (Yellowknife Bay, 9 de diciembre de 2013).]]
En la revista Science de septiembre de 2013, los investigadores describieron un tipo diferente de roca llamada " Jake M " o " Jake Matijevic (roca) ", fue la primera roca analizada por el instrumento Espectrómetro de rayos X de partículas alfa en el rover Curiosity, y era diferente de otras rocas ígneas marcianas conocidas, ya que es alcalina (> 15% de nefelina normativa) y relativamente fraccionada. Jake M es similar a las mugearitas terrestres, un tipo de roca que se encuentra típicamente en islas oceánicas y grietas continentales. El descubrimiento de Jake M puede significa que los magmas alcalinos pueden ser más comunes en Marte que en la Tierra y que Curiosity podría encontrar rocas alcalinas aún más fraccionadas (por ejemplo, fonolitas y traquitas ). [34]
El 9 de diciembre de 2013, los investigadores de la NASA describieron, en una serie de seis artículos en la revista Science , muchos descubrimientos nuevos del rover Curiosity. Se encontraron posibles compuestos orgánicos que no podían explicarse por la contaminación. [35] [36] Aunque el carbono orgánico probablemente era de Marte, todo puede explicarse por el polvo y los meteoritos que han aterrizado en el planeta. [37] [38] [39] Debido a que gran parte del carbono se liberó a una temperatura relativamente baja en el paquete de instrumentos Sample Analysis at Mars (SAM) de Curiosity , probablemente no provenía de los carbonatos de la muestra. El carbono podría provenir de organismos, pero esto no ha sido probado. Este material con contenido orgánico se obtuvo perforando a 5 centímetros de profundidad en un sitio llamado Yellowknife Bay en una roca llamada “ Sheepbed mudstone ”. Las muestras se llamaron John Klein y Cumberland . Los microbios podrían estar viviendo en Marte al obtener energía de los desequilibrios químicos entre minerales en un proceso llamado quimiolitotrofia que significa "comer rocas". [40] Sin embargo, en este proceso solo está involucrada una cantidad muy pequeña de carbono, mucho menos de lo que se encontró en Yellowknife Bay . [41] [42]
Usando el espectrómetro de masas de SAM , los científicos midieron los isótopos de helio , neón y argón que producen los rayos cósmicos a medida que atraviesan la roca. Cuanto menos de estos isótopos encuentren, más recientemente se ha expuesto la roca cerca de la superficie. La roca del lecho del lago de 4 mil millones de años perforada por Curiosity fue descubierta hace entre 30 y 110 millones de años por los vientos que barrieron con chorro de arena 2 metros de la roca suprayacente. A continuación, esperan encontrar un sitio decenas de millones de años más joven perforando cerca de un afloramiento sobresaliente. [43]
Se midió la dosis absorbida y la dosis equivalente de los rayos cósmicos galácticos y las partículas energéticas solares en la superficie marciana durante ~ 300 días de observaciones durante el máximo solar actual. Estas medidas son necesarias para las misiones humanas a la superficie de Marte, para proporcionar tiempos de supervivencia microbiana de cualquier posible vida existente o pasada, y para determinar durante cuánto tiempo se pueden conservar las biofirmas orgánicas potenciales . Este estudio estima que es necesario perforar unos pocos metros para acceder a posibles biomoléculas . [44] La dosis absorbida real medida por el detector de evaluación de radiación (RAD) es de 76 mGy / año en la superficie. Según estas mediciones, para una misión de ida y vuelta a la superficie de Marte con un crucero de 180 días (en cada sentido) y 500 días en la superficie marciana para este ciclo solar actual, un astronauta estaría expuesto a una dosis total de misión equivalente a ~ 1,01 sievert . La exposición a 1 sievert se asocia con un aumento del 5 por ciento en el riesgo de desarrollar un cáncer mortal. El límite de por vida actual de la NASA para un mayor riesgo para sus astronautas que operan en órbita terrestre baja es del 3 por ciento. [45] Se puede obtener el máximo blindaje contra los rayos cósmicos galácticos con unos 3 metros de suelo marciano . [44]
Las muestras examinadas probablemente alguna vez fueron lodo que durante millones o decenas de millones de años podría haber albergado organismos vivos. Este ambiente húmedo tenía pH neutro , baja salinidad y estados redox variables tanto de las especies de hierro como de azufre . [37] [46] [47] [48] Estos tipos de hierro y azufre podrían haber sido utilizados por organismos vivos. [49] C , H , O , S , N y P se midieron directamente como elementos biogénicos clave y, por inferencia, se supone que P también estuvo allí. [40] [42] Las dos muestras, John Klein y Cumberland , contienen minerales basálticos, Ca-sulfatos, óxido / hidróxidos de Fe, sulfuros de Fe, material amorfo y esmectitas trioctaédricas (un tipo de arcilla). Los minerales basálticos de la lutita son similares a los de los depósitos eólicos cercanos . Sin embargo, la lutita tiene mucho menos Fe- forsterita más magnetita , por lo que la Fe-forsterita (tipo de olivino ) probablemente fue alterada para formar esmectita (un tipo de arcilla) y magnetita . [50] Un Noachiano tardío / Hesperiano temprano o una edad más joven indica que la formación de minerales arcillosos en Marte se extendió más allá del tiempo de Noé; por lo tanto, en esta ubicación el pH neutro duró más de lo que se pensaba. [46]
Polvo y tierra
Gran parte de la superficie marciana está profundamente cubierta por un polvo tan fino como el talco. El predominio global del polvo oscurece el lecho de roca subyacente, lo que hace imposible la identificación espectroscópica de minerales primarios desde la órbita de muchas áreas del planeta. La aparición / naranja rojo del polvo es causado por óxido de hierro (III) ( nanofase Fe 2 O 3 ) y el hierro (III) óxido-hidróxido de mineral goetita . [53]
Los Mars Exploration Rovers identificaron a la magnetita como el mineral responsable de hacer que el polvo sea magnético. Probablemente también contenga algo de titanio . [54]
La capa de polvo global y la presencia de otros sedimentos arrastrados por el viento han hecho que la composición del suelo sea notablemente uniforme en toda la superficie marciana. El análisis de muestras de suelo de los módulos de aterrizaje Viking en 1976 muestra que los suelos consisten en fragmentos de roca basáltica finamente divididos y están altamente enriquecidos en azufre y cloro, probablemente derivados de emisiones de gases volcánicos. [55]
Minerales secundarios (alteración)
Los minerales producidos a través de la alteración hidrotermal y la meteorización de minerales basálticos primarios también están presentes en Marte. Los minerales secundarios incluyen hematita , filosilicatos (minerales de arcilla), goethita , jarosita , minerales de sulfato de hierro , sílice opalina y yeso . Muchos de estos minerales secundarios requieren agua líquida para formarse (minerales acuosos).
Los minerales de sílice opalina y sulfato de hierro se forman en soluciones ácidas (pH bajo). Se han encontrado sulfatos en una variedad de lugares, incluso cerca de Juventae Chasma , Ius Chasma , Melas Chasma , Candor Chasma y Ganges Chasma . Todos estos sitios contienen accidentes geográficos fluviales que indican que alguna vez hubo abundante agua. [56] El rover Spirit descubrió sulfatos y goethita en las colinas de Columbia. [57] [58]
Algunas de las clases de minerales detectadas pueden haberse formado en ambientes adecuados (es decir, suficiente agua y el pH adecuado) para la vida. La esmectita mineral (un filosilicato) se forma en aguas casi neutras. Los filosilicatos y carbonatos son buenos para preservar la materia orgánica, por lo que pueden contener evidencia de vida pasada. [59] [60] Los depósitos de sulfato conservan fósiles químicos y morfológicos, y los fósiles de microorganismos se forman en óxidos de hierro como la hematita. [61] La presencia de sílice opalina apunta hacia un ambiente hidrotermal que podría sustentar la vida. La sílice también es excelente para preservar la evidencia de microbios. [62]
Rocas sedimentarias
Los depósitos sedimentarios estratificados están muy extendidos en Marte. Estos depósitos probablemente consisten tanto en rocas sedimentarias como en sedimentos poco endurecidos o no consolidados. Los depósitos sedimentarios gruesos se encuentran en el interior de varios cañones en Valles Marineris, dentro de grandes cráteres en Arabia y Meridiani Planum (ver el cráter Henry, por ejemplo), y probablemente comprenden gran parte de los depósitos en las tierras bajas del norte (por ejemplo, la formación Vastitas Borealis ). El Rover Opportunity Mars Exploration aterrizó en un área que contiene (principalmente transversales camas eólicos ) areniscas (formación de quemaduras [63] ). Los depósitos fluvial-deltaicos están presentes en el cráter Eberswalde y en otros lugares, y la evidencia fotogeológica sugiere que muchos cráteres y áreas bajas entre cráteres en las tierras altas del sur contienen sedimentos lacustres de la edad de Noé.
Si bien la posibilidad de carbonatos en Marte ha sido de gran interés para los astrobiólogos y geoquímicos por igual, había poca evidencia de cantidades significativas de depósitos de carbonato en la superficie. En el verano de 2008, los experimentos de TEGA y WCL en el módulo de aterrizaje Phoenix Mars 2007 encontraron entre 3 y 5% en peso (porcentaje en peso) de calcita (CaCO 3 ) y un suelo alcalino. [64] En 2010, los análisis del Mars Exploration Rover Spirit identificaron afloramientos ricos en carbonato de magnesio-hierro (16-34% en peso) en el cráter Columbia Hills of Gusev. Lo más probable es que el carbonato de magnesio y hierro se precipite de soluciones que contengan carbonato en condiciones hidrotermales a un pH casi neutro en asociación con la actividad volcánica durante el Período de Noé. [sesenta y cinco]
Se descubrieron carbonatos ( carbonatos de calcio o hierro) en un cráter en el borde del cráter Huygens, ubicado en el cuadrilátero Iapygia . El impacto en el borde expuso el material que se había desenterrado del impacto que creó a Huygens. Estos minerales representan evidencia de que Marte alguna vez tuvo una atmósfera de dióxido de carbono más espesa con abundante humedad, ya que este tipo de carbonatos solo se forman cuando hay mucha agua. Fueron encontrados con el instrumento Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) en el Mars Reconnaissance Orbiter . Anteriormente, el instrumento había detectado minerales arcillosos. Los carbonatos se encontraron cerca de los minerales arcillosos. Ambos minerales se forman en ambientes húmedos. Se supone que hace miles de millones de años Marte era mucho más cálido y húmedo. En ese momento, se habrían formado carbonatos a partir del agua y la atmósfera rica en dióxido de carbono. Posteriormente se habrían enterrado los depósitos de carbonato. El doble impacto ahora ha expuesto los minerales. La Tierra tiene vastos depósitos de carbonato en forma de piedra caliza . [66]
Descubrimientos de Spirit Rover en el cuadrilátero Aeolis
Las rocas de las llanuras de Gusev son un tipo de basalto . Contienen los minerales olivino , piroxeno , plagioclasa y magnetita, y parecen basalto volcánico, ya que son de grano fino con agujeros irregulares (los geólogos dirían que tienen vesículas y cavidades ). [67] [68] Gran parte del suelo en las llanuras provino del derrumbe de las rocas locales. Se encontraron niveles bastante altos de níquel en algunos suelos; probablemente de meteoritos . [69] El análisis muestra que las rocas han sido levemente alteradas por pequeñas cantidades de agua. Los revestimientos externos y las grietas dentro de las rocas sugieren minerales depositados en el agua, tal vez compuestos de bromo . Todas las rocas contienen una fina capa de polvo y una o más cáscaras de material más duras. Un tipo se puede cepillar, mientras que otro necesita ser pulido con la herramienta Rock Abrasion Tool (RAT). [70]
Hay una variedad de rocas en Columbia Hills (Marte) , algunas de las cuales han sido alteradas por el agua, pero no por mucha agua.
El polvo en el cráter Gusev es el mismo que el polvo en todo el planeta. Se descubrió que todo el polvo era magnético. Además, Spirit descubrió que el magnetismo era causado por el mineral magnetita , especialmente la magnetita que contenía el elemento titanio . Un imán pudo desviar completamente todo el polvo, por lo que se cree que todo el polvo marciano es magnético. [54] Los espectros del polvo eran similares a los espectros de regiones brillantes y de baja inercia térmica como Tharsis y Arabia que han sido detectados por satélites en órbita. Una fina capa de polvo, tal vez de menos de un milímetro de espesor, cubre todas las superficies. Algo en él contiene una pequeña cantidad de agua unida químicamente. [71] [72]
llanuras
Tipo de característica | Roca |
---|---|
Coordenadas | 14 ° 36′S 175 ° 30′E / 14,6 ° S 175,5 ° E / -14,6; 175,5Coordenadas : 14 ° 36′S 175 ° 30′E / 14,6 ° S 175,5 ° E / -14,6; 175,5 |
Las observaciones de rocas en las llanuras muestran que contienen los minerales piroxeno, olivino, plagioclasa y magnetita. Estas rocas se pueden clasificar de diferentes formas. Las cantidades y tipos de minerales hacen que las rocas sean basaltos primitivos, también llamados basaltos picríticos. Las rocas son similares a las antiguas rocas terrestres llamadas komatiitas basálticas . Las rocas de las llanuras también se parecen a las shergottitas basálticas , meteoritos que vinieron de Marte. Un sistema de clasificación compara la cantidad de elementos alcalinos con la cantidad de sílice en un gráfico; en este sistema, las rocas de las llanuras de Gusev se encuentran cerca de la unión de basalto, picrobasalto y tefrita. La clasificación de Irvine-Barager los llama basaltos. [30] Las rocas de la llanura se han alterado muy levemente, probablemente por películas delgadas de agua porque son más suaves y contienen vetas de material de color claro que pueden ser compuestos de bromo, así como revestimientos o cáscaras. Se cree que pequeñas cantidades de agua pueden haber ingresado a las grietas induciendo procesos de mineralización). [30] [68] Los recubrimientos en las rocas pueden haber ocurrido cuando las rocas fueron enterradas e interactuaron con películas delgadas de agua y polvo. Una señal de que fueron alterados fue que era más fácil triturar estas rocas en comparación con los mismos tipos de rocas que se encuentran en la Tierra.
La primera roca que estudió Spirit fue Adirondack. Resultó ser típico de las otras rocas de la llanura.
Columbia Hills
Los científicos encontraron una variedad de tipos de rocas en Columbia Hills y las clasificaron en seis categorías diferentes. Los seis son: Adirondack, Clovis, Wishstone, Peace, Watchtower, Backstay e Independence. Llevan el nombre de una roca prominente en cada grupo. Sus composiciones químicas, medidas por APXS, son significativamente diferentes entre sí. [73] Lo más importante es que todas las rocas de Columbia Hills muestran varios grados de alteración debido a los fluidos acuosos. [74] Están enriquecidos en los elementos fósforo, azufre, cloro y bromo, todos los cuales pueden transportarse en soluciones acuosas. Las rocas de Columbia Hills contienen vidrio basáltico, junto con cantidades variables de olivino y sulfatos . [75] [57] La abundancia de olivino varía inversamente con la cantidad de sulfatos. Esto es exactamente lo que se espera porque el agua destruye el olivino pero ayuda a producir sulfatos.
El grupo Clovis es especialmente interesante porque el espectrómetro Mossbauer (MB) detectó goethita en él. [58] La goethita se forma solo en presencia de agua, por lo que su descubrimiento es la primera evidencia directa de agua pasada en las rocas de Columbia Hills. Además, los espectros de MB de rocas y afloramientos mostraron una fuerte disminución en la presencia de olivino, aunque las rocas probablemente alguna vez contenían mucho olivino. [76] El olivino es un indicador de la falta de agua porque se descompone fácilmente en presencia de agua. Se encontró sulfato y necesita agua para formarse. Wishstone contenía una gran cantidad de plagioclasa, algo de olivina y anhidrato (un sulfato). Las rocas de la paz mostraron azufre y una fuerte evidencia de agua ligada, por lo que se sospecha de sulfatos hidratados. Las rocas de la clase Atalaya carecen de olivino, por lo que pueden haber sido alteradas por el agua. La clase Independence mostró algunos signos de arcilla (quizás la montmorillonita un miembro del grupo de las esmectitas). Las arcillas requieren una exposición bastante prolongada al agua para formarse. Un tipo de suelo, llamado Paso Robles, de Columbia Hills, puede ser un depósito evaporado porque contiene grandes cantidades de azufre, fósforo , calcio y hierro . [77] Además, MB descubrió que gran parte del hierro en el suelo de Paso Robles era de la forma oxidada Fe +++ , lo que sucedería si hubiera agua presente. [71]
Hacia la mitad de la misión de seis años (una misión que se suponía que duraría solo 90 días), se encontraron grandes cantidades de sílice pura en el suelo. La sílice podría provenir de la interacción del suelo con los vapores ácidos producidos por la actividad volcánica en presencia de agua o de agua en un ambiente de aguas termales. [78]
Después de que Spirit dejó de funcionar, los científicos estudiaron datos antiguos del Espectrómetro de Emisión Térmica en Miniatura, o Mini-TES, y confirmaron la presencia de grandes cantidades de rocas ricas en carbonatos , lo que significa que algunas regiones del planeta pueden haber albergado agua alguna vez. Los carbonatos fueron descubiertos en un afloramiento de rocas llamado "Comanche". [79] [80]
En resumen, Spirit encontró evidencia de un ligero desgaste en las llanuras de Gusev, pero ninguna evidencia de que hubiera un lago allí. Sin embargo, en Columbia Hills hubo evidencia clara de una cantidad moderada de meteorización acuosa. La evidencia incluyó sulfatos y los minerales goetita y carbonatos que solo se forman en presencia de agua. Se cree que el cráter Gusev pudo haber albergado un lago hace mucho tiempo, pero desde entonces ha estado cubierto por materiales ígneos. Todo el polvo contiene un componente magnético que se identificó como magnetita con algo de titanio. Además, la fina capa de polvo que cubre todo en Marte es la misma en todas partes de Marte.
Descubrimientos del rover Opportunity en el cuadrilátero Margaritifer Sinus
Opportunity Rover descubrió que el suelo de Meridiani Planum era muy similar al suelo del cráter Gusev y Ares Vallis; sin embargo, en muchos lugares de Meridiani el suelo estaba cubierto de esférulas redondas, duras y grises que se llamaban "arándanos". [81] Se descubrió que estos arándanos estaban compuestos casi en su totalidad por el mineral hematita . Se decidió que la señal espectral detectada desde la órbita por Mars Odyssey fue producida por estas esférulas. Después de un estudio más detallado, se decidió que los arándanos eran concreciones formadas en el suelo por el agua. [71] Con el tiempo, estas concreciones se erosionaron de la roca suprayacente y luego se concentraron en la superficie como un depósito de rezago. La concentración de esférulas en el lecho rocoso podría haber producido la cubierta de arándanos observada por la intemperie de tan solo un metro de roca. [82] [83] La mayor parte del suelo consistía en arenas de basalto olivino que no provenían de las rocas locales. Es posible que la arena haya sido transportada desde otro lugar. [84]
Minerales en polvo
Se hizo un espectrógrafo Mössbauer con el polvo que se acumuló en el imán de captura de Opportunity. Los resultados sugirieron que el componente magnético del polvo era titanomagnetita , en lugar de magnetita simple , como se pensó una vez. También se detectó una pequeña cantidad de olivino que se interpretó como indicativo de un largo período árido en el planeta. Por otro lado, una pequeña cantidad de hematita que estaba presente significaba que pudo haber habido agua líquida durante un corto tiempo en la historia temprana del planeta. [85] Debido a que la herramienta Rock Abrasion Tool (RAT) encontró fácil moler en los lechos rocosos, se cree que las rocas son mucho más blandas que las rocas del cráter Gusev.
Minerales de roca madre
Pocas rocas eran visibles en la superficie donde aterrizó el Opportunity, pero el lecho rocoso que estaba expuesto en los cráteres fue examinado por el conjunto de instrumentos del Rover. [86] Se encontró que las rocas del lecho rocoso eran rocas sedimentarias con una alta concentración de azufre en forma de sulfatos de calcio y magnesio . Algunos de los sulfatos que pueden estar presentes en el lecho de roca son kieserita , sulfato anhidro , bassanita , hexahidrita , epsomita y yeso . También pueden estar presentes sales , como halita , bischofita , antarcticita , bloedita , vantofita o glauberita . [87] [88]
Las rocas que contenían los sulfatos tenían un tono claro en comparación con las rocas aisladas y las rocas examinadas por módulos de aterrizaje / vehículos exploradores en otros lugares de Marte. Los espectros de estas rocas de tonos claros, que contienen sulfatos hidratados, eran similares a los espectros tomados por el espectrómetro de emisión térmica a bordo del Mars Global Surveyor . El mismo espectro se encuentra en un área grande, por lo que se cree que el agua apareció una vez en una región amplia, no solo en el área explorada por Opportunity Rover. [89]
El espectrómetro de rayos X de partículas alfa (APXS) encontró niveles bastante altos de fósforo en las rocas. Otros vehículos exploradores encontraron niveles altos similares en Ares Vallis y el cráter Gusev , por lo que se ha planteado la hipótesis de que el manto de Marte puede ser rico en fósforo. [90] Los minerales de las rocas podrían haberse originado por la meteorización ácida del basalto . Debido a que la solubilidad del fósforo está relacionada con la solubilidad del uranio , el torio y los elementos de tierras raras , también se espera que todos estén enriquecidos en rocas. [91]
Cuando el rover Opportunity viajó al borde del cráter Endeavour , pronto encontró una vena blanca que luego se identificó como yeso puro. [92] [93] Se formó cuando el agua que transportaba yeso en solución depositó el mineral en una grieta de la roca. A continuación se muestra una imagen de esta veta, llamada formación "Homestake".
Evidencia de agua
El examen en 2004 de las rocas Meridiani mostró la primera evidencia in situ sólida de agua pasada al detectar el mineral jarosita , que solo se forma en el agua. Este descubrimiento demostró que el agua existió una vez en Meridiani Planum . [94] Además, algunas rocas mostraban pequeñas laminaciones (capas) con formas que solo se forman con el agua que fluye suavemente. [95] Las primeras laminaciones de este tipo se encontraron en una roca llamada "The Dells". Los geólogos dirían que la estratificación cruzada mostró la geometría del festón del transporte en ondas subacuáticas. [88] A la izquierda se muestra una imagen de estratificación cruzada, también llamada estratificación cruzada.
Los agujeros en forma de caja en algunas rocas fueron causados por sulfatos que formaban cristales grandes, y luego, cuando los cristales se disolvieron más tarde, quedaron agujeros, llamados cavidades. [95] La concentración del elemento bromo en las rocas fue muy variable, probablemente porque es muy soluble. El agua puede haberlo concentrado en algunos lugares antes de que se evaporara. Otro mecanismo para concentrar compuestos de bromo altamente solubles es la deposición de escarcha durante la noche que formaría películas muy delgadas de agua que concentrarían el bromo en ciertos puntos. [81]
Roca del impacto
Se descubrió que una roca, "Bounce Rock", que se encontró en las llanuras arenosas, era expulsión de un cráter de impacto. Su química era diferente a la de los cimientos. Contiene principalmente piroxeno y plagioclasa y no olivino, y se parecía mucho a una parte, Lithology B, del meteorito shergottita EETA 79001, un meteorito que se sabe que proviene de Marte. Bounce rock recibió su nombre por estar cerca de una marca de rebote de airbag. [82]
Meteoritos
Opportunity Rover encontró meteoritos en las llanuras. El primero analizado con los instrumentos de Opportunity se llamó "Heatshield Rock", ya que se encontró cerca de donde aterrizó el escudo térmico de Opportunity. El examen con el espectrómetro de emisión térmica en miniatura ( Mini-TES ), el espectrómetro Mossbauer y el APXS llevaron a los investigadores a clasificarlo como un meteorito IAB . El APXS determinó que estaba compuesto de 93% de hierro y 7% de níquel . Se cree que el guijarro llamado "Fig Tree Barberton" es un meteorito pedregoso o de hierro pedregoso (silicato de mesosiderita), [96] mientras que "Allan Hills" y "Zhong Shan" pueden ser meteoritos de hierro.
Historia geologica
Las observaciones en el sitio han llevado a los científicos a creer que el área se inundó de agua varias veces y se sometió a evaporación y desecación. [82] En el proceso se depositaron sulfatos. Después de que los sulfatos cementaron los sedimentos, las concreciones de hematita crecieron por precipitación del agua subterránea. Algunos sulfatos se formaron en grandes cristales que luego se disolvieron para dejar cavidades. Varias líneas de evidencia apuntan hacia un clima árido en los últimos mil millones de años más o menos, pero un clima que sustenta el agua, al menos por un tiempo, en el pasado distante. [97]
Descubrimientos del Curiosity Rover en el cuadrilátero Aeolis
El rover Curiosity encontró rocas de especial interés en la superficie de Aeolis Palus cerca de Aeolis Mons ("Monte Sharp") en el cráter Gale . En el otoño de 2012, las rocas estudiadas, en el camino de Bradbury Landing a Glenelg Intrigue , incluyeron la roca "Coronation" (19 de agosto de 2012), la roca "Jake Matijevic" (19 de septiembre de 2012), la roca "Bathurst Inlet" (septiembre 30, 2012).
Evidencia de agua antigua
El 27 de septiembre de 2012, los científicos de la NASA anunciaron que el rover Curiosity encontró evidencia de un antiguo lecho de un río que sugería un "flujo vigoroso" de agua en Marte. [1] [2] [3]
El 3 de diciembre de 2012, la NASA informó que Curiosity realizó su primer análisis extenso del suelo , revelando la presencia de moléculas de agua , azufre y cloro en el suelo marciano . [51] [52] El 9 de diciembre de 2013, la NASA informó que, basándose en la evidencia del rover Curiosity que estudia Aeolis Palus , el cráter Gale contenía un antiguo lago de agua dulce que podría haber sido un entorno hospitalario para la vida microbiana . [98] [99]
Evidencia de habitabilidad antigua
En marzo de 2013, la NASA informó que Curiosity encontró evidencia de que las condiciones geoquímicas en el cráter Gale alguna vez fueron adecuadas para la vida microbiana después de analizar la primera muestra perforada de roca marciana , la roca "John Klein" en Yellowknife Bay en el cráter Gale . El rover detectó agua , dióxido de carbono , oxígeno , dióxido de azufre y sulfuro de hidrógeno . [100] [101] [102] También se detectaron clorometano y diclorometano . Las pruebas relacionadas encontraron resultados consistentes con la presencia de minerales de arcilla esmectita . [100] [101] [102] [103] [104]
(muestra perforada de la roca "John Klein" , bahía de Yellowknife , 27 de febrero de 2013) [100] [101] [102]
Detección de orgánicos
El 16 de diciembre de 2014, la NASA informó que el rover Curiosity detectó un "pico de diez veces", probablemente localizado, en la cantidad de metano en la atmósfera marciana . Las mediciones de muestra tomadas "una docena de veces durante 20 meses" mostraron aumentos a fines de 2013 y principios de 2014, con un promedio de "7 partes de metano por mil millones en la atmósfera". Antes y después de eso, las lecturas promediaron alrededor de una décima parte de ese nivel. [20] [21]
Además, se detectaron altos niveles de sustancias químicas orgánicas , en particular clorobenceno , en el polvo extraído de una de las rocas, llamada " Cumberland ", analizada por el rover Curiosity. [20] [21]
Imagenes
Mapa de los sitios reales (y propuestos) de aterrizaje Rover incluyendo el cráter Gale .
Cráter Gale - El sitio de aterrizaje está dentro de Aeolis Palus cerca de Aeolis Mons ("Monte Sharp") - El norte está abajo.
Cráter Gale - Se observa el sitio de aterrizaje - también, abanico aluvial (azul) y capas de sedimentos en Aeolis Mons (corte).
Lugar de aterrizaje del rover Curiosity (punto verde) - El punto azul marca Glenelg Intrigue - El punto azul marca la "Base del Monte Sharp " - un área de estudio planificada.
Sitio de aterrizaje del rover Curiosity (" Bradbury Landing ") visto por HiRISE ( MRO ) (14 de agosto de 2012).
Aeolis Palus y "Mount Sharp" en el cráter Gale según lo visto por el rover Curiosity (6 de agosto de 2012).
Capas en la base de Aeolis Mons : la roca oscura en el recuadro tiene el mismo tamaño que el rover Curiosity ( imagen balanceada de blancos ).
Borde del cráter Gale a unos 18 km (11 millas) al norte del rover Curiosity (9 de agosto de 2012).
Roca "Coronación" en Marte: primer objetivo del analizador láser ChemCam en el rover Curiosity (19 de agosto de 2012).
Roca de " Jake Matijevic " en Marte, un objetivo de los instrumentos APSX y ChemCam en el rover Curiosity (22 de septiembre de 2012).
Roca "Bathurst Inlet" en Marte, vista por la cámara MAHLI en el rover Curiosity (30 de septiembre de 2012).
Mapa transversal de primer año y primera milla del rover Curiosity en Marte (1 de agosto de 2013) ( 3-D ).
Ver también
- Carbonatos en Marte
- Depósitos que contienen cloruro en Marte
- Columbia Hills (Marte)
- Geología de Marte
- Agua subterránea en Marte
- Lista de cuadrángulos en Marte
- Lista de rocas en Marte
- Cuadrilátero Margaritifer Sinus
- Suelo marciano
- Recursos minerales en Marte
- Agua en Marte
Referencias
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enlaces externos
- Marte - Mapa geológico ( USGS , 2014) ( original / crop / full / video (00:56) ).
- Video (04:32) - Evidencia: El agua fluyó "vigorosamente" en Marte - Septiembre de 2012