Marte puede contener minerales que serían muy útiles para los posibles colonos . [1] [2] La abundancia de características volcánicas junto con cráteres generalizados son una fuerte evidencia de una variedad de minerales. [3] Si bien no se puede encontrar nada en Marte que justifique el alto costo del transporte a la Tierra, mientras más minerales puedan obtener los futuros colonos de Marte, más fácil será construir colonias allí. [4]
Cómo se realizan los depósitos
Los depósitos de mineral se producen con la ayuda de grandes cantidades de calor. En Marte, el calor puede provenir de la roca fundida que se mueve bajo tierra y de los impactos de los cráteres. La roca líquida bajo tierra se llama magma . Cuando el magma se asienta en cámaras subterráneas, enfriándose lentamente durante miles de años, los elementos más pesados se hunden. Estos elementos, incluidos el cobre , el cromo , el hierro y el níquel, se concentran en la parte inferior. [5] Cuando el magma está caliente, muchos elementos pueden moverse libremente. A medida que avanza el enfriamiento, los elementos se unen entre sí para formar compuestos químicos o minerales . Debido a que algunos elementos no se unen fácilmente para formar minerales, existen libremente después de que casi todos los demás elementos se hayan unido para formar compuestos o minerales. Los elementos restantes se denominan elementos incompatibles. [6] Algunos de ellos son bastante útiles para los humanos. Algunos ejemplos incluyen el niobio , un metal utilizado en la producción de superconductores y aceros especiales , lantano y neodimio , y europio para monitores de televisión y bombillas LED de bajo consumo. [7] Después de que la masa de magma se haya enfriado y se haya congelado o cristalizado en su mayor parte en un sólido, queda una pequeña cantidad de roca líquida. Este líquido contiene sustancias importantes como plomo , plata , estaño , bismuto y antimonio . [8] A veces, los minerales en la cámara de magma están tan calientes que ocupan un estado gaseoso. Otros se mezclan con agua y azufre en soluciones acuosas. Los gases y las soluciones ricas en minerales eventualmente se abren camino hacia las grietas y se convierten en útiles vetas minerales . Los minerales, incluidos los elementos incompatibles, permanecen disueltos en la solución caliente y luego cristalizan cuando la solución se enfría. [9] Los depósitos creados por medio de estas soluciones calientes se denominan depósitos hidrotermales. Algunos de los depósitos de oro , plata, plomo, mercurio , zinc y tungsteno más importantes del mundo comenzaron de esta manera. [10] [11] [12] Casi todas las minas en el norte de Black Hills de Dakota del Sur se debieron a depósitos de agua caliente de minerales. [13] Las grietas se forman a menudo cuando una masa de magma se enfría porque el magma se contrae y se endurece cuando se enfría. Las grietas se producen tanto en la masa de magma congelada como en las rocas circundantes, por lo que el mineral se deposita en cualquier tipo de roca que esté cerca, pero los minerales minerales primero tenían que concentrarse a través de una masa fundida de magma. [14]
La investigación llevada a cabo en la Universidad Estatal de Louisiana encontró diferentes tipos de materiales volcánicos alrededor de los volcanes en Elysium Mons . Esto demostró que Marte puede tener una evolución de magma. Esto conduce a la posibilidad de encontrar minerales útiles para una futura población humana en Marte ". [15] [16]
Roca fundida en Marte
La presencia de muchos volcanes enormes en Marte muestra que grandes áreas eran muy calientes en el pasado. Olympus Mons es el volcán más grande del sistema solar; Ceraunius Tholus , uno de sus volcanes más pequeños, se acerca a la altura del Monte Everest de la Tierra .
Región de Olympus Mons que muestra varios volcanes grandes
Flujo de lava, visto por THEMIS . Tenga en cuenta la forma de los bordes.
Existe una fuerte evidencia de fuentes de calor mucho más extendidas en forma de diques , lo que indica que el magma viajó bajo tierra. Los diques toman la forma de paredes y atraviesan capas de roca. [17] En algunos casos, los diques en Marte han quedado expuestos por la erosión .
Posible dique en el cuadrilátero Syrtis Major visto por HiRISE bajo el programa HiWish
Diques en Arabia, visto por HiRISE, bajo el programa HiWish . Estas características directas pueden indicar dónde los futuros colonos pueden encontrar valiosos depósitos de mineral. La barra de escala es de 500 metros.
Posible dique en el cuadrilátero de Thaumasia , visto por HiRISE bajo el programa HiWish. Los diques pueden haber depositado valiosos minerales.
Posibles diques en el cuadrilátero Oxia Palus , visto por HiRISE bajo el programa HiWish
Posible dique, visto por HiRISE bajo el programa HiWish. Imagen ubicada en el cuadrilátero Iapygia .
Las crestas rectas pueden ser diques en los que alguna vez fluyó roca líquida. La imagen es de Huo Hsing Vallis en Syrtis Major, vista por THEMIS.
El dique cerca del cráter Huygens aparece como una estrecha línea oscura que va desde la parte superior izquierda a la inferior derecha, como la ve THEMIS.
Diques como los ve HiRISE bajo el programa HiWish. Una imagen en la región de Nilosyrtis, en el cuadrilátero de Casius .
Diques cerca de Spanish Peaks, Colorado. Diques como estos son comunes en Marte.
Grandes áreas de Marte contienen depresiones, llamadas fosas, que los geólogos clasifican como grabens . Se extienden a miles de kilómetros de los volcanes. [18] Se cree que los diques ayudaron a la formación de grabens. [19] [20] [21] Muchos, quizás la mayoría, de los grabens tenían diques debajo de ellos. Uno esperaría diques y otras intrusiones ígneas en Marte porque los geólogos creen que la cantidad de roca líquida que se movió bajo tierra es mayor de lo que vemos en la parte superior en forma de volcanes y coladas de lava. [22]
En la Tierra, los vastos paisajes volcánicos se denominan grandes provincias ígneas (LIP); esos lugares son fuentes de níquel, cobre, titanio , hierro, platino, paladio y cromo . [4] [23] La región de Tharsis de Marte , que contiene un grupo de volcanes gigantes, se considera un LIP.
Graben en Memnonia Fossae, visto por HiRISE. Se cree que este graben es el resultado de diques magmáticos en lugar de un estiramiento tectónico regional (la barra de escala es de 1,0 km).
El Cerberus Fossae en el cuadrilátero Elysium , visto por HiRISE
Calor por impactos
Además del calor generado por la roca fundida, Marte ha tenido mucho calor producido cuando los asteroides impactaron su superficie creando cráteres gigantes . El área alrededor de un gran impacto puede tardar cientos de miles de años en enfriarse. [4]
Durante ese tiempo, el hielo del suelo se derretirá, calentará, disolverá los minerales y luego los depositará en las grietas o fallas que se produjeron con el impacto. Los estudios en la tierra han documentado que se producen grietas y que en las grietas se rellenan vetas de minerales secundarios. [24] [25] [26] [27] [28] Las imágenes de los satélites que orbitan alrededor de Marte han detectado grietas cerca de los cráteres de impacto. [29] El Opportunity Rover ha encontrado áreas de alteración térmica acuosa y de bajo grado en el borde del cráter Endeavour . [30] Estos se encuentran cerca de juntas y fracturas que permitieron la circulación profunda de fluidos que causaron alteraciones químicas y térmicas de las rocas. Por lo tanto, el área alrededor de los cráteres marcianos puede contener una variedad de minerales que se produjeron como resultado indirecto de un impacto. [31]
El calor de los impactos es el resultado de varios procesos. Inmediatamente después de un impacto, se produce un rebote en el suelo que hace que las rocas más calientes se eleven a la superficie. Sin embargo, la mayor parte del calor proviene de la energía cinética que se produce durante el impacto. Este enorme calor crea varios productos útiles que pueden comenzar a formarse temprano y luego continuar durante algún tiempo. Estos se denominan "depósitos epigenéticos". La circulación de fluidos ricos en minerales calientes en las fracturas del impacto causa hidrotermalismo. Ejemplos importantes son los sulfuros de Cu-Ni en el Complejo Ígneo de Sudbury en Canadá . Durante varios años, estos minerales del área de Sudbury tuvieron un valor de $ 2 mil millones cada año. La formación Sudbury nos ha proporcionado minerales de zinc , cobre , oro y plomo . [25] [32]
Un equipo de investigadores que estudió el cráter Auki informó de una fuerte evidencia de hidrotermalismo . Este cráter contiene crestas que pueden haberse producido después de fracturas formadas con un impacto. Usando instrumentos en el Mars Reconnaissance Orbiter , encontraron los minerales Esmectita , Sílice , Zeolita , Serpentina , Carbonato y Clorita que son comunes en los sistemas hidrotermales inducidos por impacto en la Tierra. [33] [34] [35] [36] [37] [38] Hay otra evidencia de sistemas hidrotermales post-impacto en Marte de otros científicos que estudiaron otros cráteres marcianos. [39] [40] [41]
Amplia vista del cráter Auki, visto por CTX
Vista cercana de la porción central del cráter Auki, visto por HiRISE La flecha indica crestas. Las dunas de arena están presentes cerca de la parte superior de la imagen.
Vista cercana de las crestas de la imagen anterior de HiRISE La flecha indica una cresta en forma de "X".
Vista cercana de la sección central del cráter Auki que muestra crestas con una flecha La imagen es una ampliación de una imagen anterior de HiRISE.
La superficie de Marte contiene abundante evidencia de un clima más húmedo en el pasado junto con hielo congelado en el suelo hoy; por lo tanto, es muy posible que los sistemas hidrotermales se establezcan a partir del calor de impacto. NASA 's Mars Odyssey mide realmente la distribución de hielo desde la órbita con un espectrómetro de rayos gamma . [42] Entonces, en el pasado, mucha agua podría haber estado disponible para circular en las grietas y depositar nuevos minerales. Este proceso, llamado alteración hidrotermal, se ha encontrado en un meteorito de Marte. La investigación, publicada en febrero de 2011, detalló el descubrimiento de minerales de arcilla, serpentina y carbonato en las venas de un meteorito marciano Nakhlite . [43] [44] El módulo de aterrizaje Phoenix , cuya explosión del motor cohete en realidad expuso una capa de hielo, observó cómo se derretía el hielo (el hielo desaparecía por sublimación). [45] [46]
Debido a que el 30% de los aproximadamente 180 cráteres de impacto en la Tierra contienen minerales o petróleo y gas, parece que el cráter promueve el desarrollo de recursos naturales [47] Algunos de los minerales producidos por los efectos relacionados con el impacto en la Tierra incluyen minerales de hierro , uranio , oro , cobre y níquel . Se estima que el valor de los materiales extraídos de las estructuras de impacto es de 5 mil millones de dólares / año solo para América del Norte. [25]
Topografía del Área de la Cuenca de Hellas. Este es uno de los impactos que habría tardado muchos miles de años en enfriarse. Se podrían haber depositado muchos minerales mientras esta área se enfriaba.
Topografía de la cuenca de Argyre, la característica principal del cuadrilátero de Argyre. Este gran cráter de impacto también habría tardado muchos miles de años en enfriarse.
Evidencia directa de materiales útiles
Desde hace algún tiempo la comunidad científica acepta que un grupo de meteoritos procedía de Marte. Como tales, representan muestras reales del planeta y han sido analizados en la Tierra con el mejor equipo disponible. En estos meteoritos, llamados SNC , se han detectado muchos elementos importantes. El magnesio , el aluminio , el titanio , el hierro y el cromo son relativamente comunes en ellos. Además, se han encontrado cantidades mínimas de litio , cobalto , níquel, cobre, zinc, niobio, molibdeno , lantano, europio, tungsteno y oro. Es muy posible que en algunos lugares estos materiales se concentren lo suficiente como para extraerlos económicamente. [48]
Los módulos de aterrizaje de Marte Viking I , Viking II , Pathfinder , Opportunity Rover y Spirit Rover identificaron aluminio, hierro, magnesio y titanio en el suelo marciano. [49] Opportunity encontró pequeñas estructuras, llamadas "arándanos", que resultaron ser ricas en hematita , un mineral importante de hierro. [50] Estos arándanos podrían recolectarse fácilmente y reducirse a hierro metálico que podría usarse para fabricar acero.
Además, tanto Spirit como Opportunity Rovers encontraron meteoritos de níquel-hierro en la superficie de Marte. [51] [52] Estos también podrían utilizarse para producir acero . [53]
En diciembre de 2011, Opportunity Rover descubrió una veta de yeso que sobresalía del suelo. Las pruebas confirmaron que contenía calcio, azufre y agua. El yeso mineral es el que mejor se ajusta a los datos. Probablemente se formó a partir de agua rica en minerales que se movió a través de una grieta en la roca. La veta, llamada "Homestake", está en la llanura Meridiani de Marte. Homestake está en una zona donde el lecho rocoso sedimentario rico en sulfato de las llanuras se encuentra con el lecho rocoso volcánico más antiguo expuesto en el borde del cráter Endeavour . [54]
Heat Shield Rock fue el primer meteorito jamás identificado en otro planeta. Es 93% de hierro.
El módulo de aterrizaje Viking tomó esta fotografía de la superficie marciana y analizó el suelo.
Las dunas de arena oscura son comunes en la superficie de Marte. Su tono oscuro se debe a la roca volcánica llamada basalto. Se cree que las dunas de basalto contienen los minerales cromita , magnetita e ilmenita . [55] Dado que el viento los ha reunido, ni siquiera es necesario extraerlos, simplemente recogerlos. [56] Estos minerales podrían proporcionar a los futuros colonos cromo, hierro y titanio.
Dunas oscuras (probablemente basalto ) que forman una mancha oscura en el cuadrilátero de Noachis . Imagen de Mars Global Surveyor.
Amplia vista de las dunas de Noachis, vista por HiRISE
Vista en primer plano de las dunas en la imagen anterior, como las ve HiRISE. Observe cómo la arena apenas cubre algunos cantos rodados.
Detección futura de minerales en Marte
En teoría, existen recursos minerales en Marte. [56] Además, los equipos sensibles pueden predecir dónde buscarlos, como alrededor de cráteres y cerca de regiones volcánicas. A medida que se recopilen más imágenes, se recopilará más información que ayudará a mapear mejor la ubicación de estructuras más pequeñas, como diques, que indican actividad ígnea intrusiva (debajo de la superficie). Más tarde, las naves no tripuladas voladoras con dispositivos de medición magnéticos y de gravedad podrán determinar la ubicación exacta de los depósitos minerales. Estos dispositivos fueron empleados en Afganistán por científicos estadounidenses para descubrir depósitos de hierro, cobre , niobio , litio y oro . [57]
Ver también
- Cinturón de asteróides
- Cráter Auki
- Composición de Marte
- Dique (geología)
- Geología de Marte
- Cráter de impacto
- Evento de impacto
- Redes de crestas lineales
- Agua en Marte
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