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Se detecta una intensa actividad volcánica y sísmica en Marte

Las observaciones orbitales revelan la presencia de una enorme pluma del manto que empuja la superficie de Marte hacia arriba e impulsa una intensa actividad volcánica y sísmica.

En la Tierra, las placas tectónicas cambiantes reorganizan la superficie del planeta y crean un interior dinámico. Debido a la ausencia de tales procesos en Marte, muchos pensaron en él como un planeta muerto, donde no sucedió mucho en los últimos 3 mil millones de años.

Científicos de la Universidad de Arizona desafían las opiniones actuales de la evolución geodinámica marciana con un informe sobre el descubrimiento de una pluma de manto activa que empuja la superficie hacia arriba y causa terremotos y erupciones volcánicas. El hallazgo, que fue publicado en la edición actual de la revista Nature Astronomy, sugiere que la superficie engañosamente tranquila del planeta puede ocultar un interior más tumultuoso de lo que se pensaba.

“Nuestro estudio presenta múltiples líneas de evidencia que revelan la presencia de una pluma gigante activa del manto en el Marte actual”, dijo Adrien Broquet, investigador postdoctoral asociado en el Laboratorio Lunar y Planetario de UArizona (LPL) y coautor del estudio con Jeff Andrews-Hanna, profesor asociado de ciencia planetaria en el LPL.


Impresión artística de un penacho de manto activo, una gran mancha de roca cálida y flotante, que se eleva desde el interior de Marte y empuja hacia arriba Elysium Planitia, una llanura dentro de las tierras bajas del norte del planeta. Crédito: Adrien Broquet & Audrey Lasbordes

Las plumas del manto son grandes manchas de roca cálida y flotante que se elevan desde el interior de un planeta y empujan a través de su capa intermedia, el manto, para llegar a la base de su corteza, causando terremotos, fallas y erupciones volcánicas. La cadena de islas de Hawai, por ejemplo, se formó cuando la placa del Pacífico se desplazó lentamente sobre un penacho del manto.

“Tenemos una fuerte evidencia de que las plumas del manto están activas en la Tierra yVenus, pero esto no se espera en un mundo pequeño y supuestamente frío como Marte”, dijo Andrews-Hanna. “Marte fue más activo hace 3 a 4 mil millones de años, y la opinión predominante es que el planeta está esencialmente muerto hoy”.

“Una tremenda cantidad de actividad volcánica al principio de la historia del planeta construyó los volcanes más altos del sistema solar y cubrió la mayor parte del hemisferio norte en depósitos volcánicos”, dijo Broquet. “La poca actividad que ha ocurrido en la historia reciente se atribuye típicamente a procesos pasivos en un planeta que se enfría”.

Los investigadores se sintieron atraídos por una sorprendente cantidad de actividad en una región de Marte llamada Elysium Planitia, una llanura dentro de las tierras bajas del norte de Marte cerca del ecuador. A diferencia de otras regiones volcánicas en Marte, que no han visto una gran actividad durante miles de millones de años, Elysium Planitia experimentó grandes erupciones en los últimos 200 millones de años.

“El trabajo previo de nuestro grupo encontró evidencia en Elysium Planitia de la erupción volcánica más joven conocida en Marte”, dijo Andrews-Hanna. “Creó una pequeña explosión de ceniza volcánica hace unos 53.000 años, que en tiempo geológico es esencialmente ayer”.


Esta imagen tomada por el orbitador Mars Express de la Agencia Espacial Europea muestra una vista oblicua centrada en una de las fracturas que componen el sistema Cerberus Fossae. Las fracturas cortan colinas y cráteres, lo que indica su relativa juventud. Crédito: SA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

El vulcanismo en Elysium Planitia se origina en Cerberus Fossae, un conjunto de fisuras jóvenes que se extienden por más de 800 millas a través de la superficie marciana. Recientemente, el equipo InSight de la NASA descubrió que casi todos los terremotos marcianos, o marsquakes, emanan de esta región. Aunque esta joven actividad volcánica y tectónica había sido documentada, la causa subyacente seguía siendo desconocida.

En la Tierra, el vulcanismo y los terremotos tienden a asociarse con plumas del manto o tectónica de placas, el ciclo global de continentes a la deriva que recicla continuamente la corteza.

“Sabemos que Marte no tiene tectónica de placas, por lo que investigamos si la actividad que vemos en la región de Cerberus Fossae podría ser el resultado de una pluma del manto”, dijo Broquet.

Plumas del manto, que pueden verse como análogas a las manchas calientes de cera que se elevan en las lámparas de lava. revelar su presencia en la Tierra a través de una secuencia clásica de eventos. El material cálido de la pluma empuja contra la superficie, elevando y estirando la corteza. La roca fundida de la pluma entra en erupción como basaltos de inundación que crean vastas llanuras volcánicas.

Cuando el equipo estudió las características de Elysium Planitia, encontraron evidencia de la misma secuencia de eventos en Marte. La superficie ha sido elevada por más de una milla, por lo que es una de las regiones más altas de las vastas tierras bajas del norte de Marte. Los análisis de variaciones sutiles en el campo de gravedad indicaron que esta elevación se apoya desde las profundidades del planeta, consistente con la presencia de una pluma del manto.

Otras mediciones mostraron que el suelo de los cráteres de impacto está inclinado en la dirección de la pluma, apoyando aún más la idea de que algo empujó la superficie hacia arriba después de que se formaron los cráteres. Finalmente, cuando los investigadores aplicaron un modelo tectónico al área, encontraron que la presencia de un penacho gigante, de 2.500 millas de ancho, era la única forma de explicar la extensión responsable de formar el Cerberus Fossae.

“En términos de lo que se espera ver con una pluma de manto activa, Elysium Planitia está marcando todas las casillas correctas”, dijo Broquet, y agregó que el hallazgo plantea un desafío para los modelos utilizados por los científicos planetarios para estudiar la evolución térmica de los planetas. “Esta pluma del manto ha afectado un área de Marte aproximadamente equivalente a la de los Estados Unidos continentales. Los estudios futuros tendrán que encontrar una manera de explicar una pluma de manto muy grande que no se esperaba que estuviera allí.

“Solíamos pensar que InSight aterrizó en una de las regiones geológicamente más aburridas de Marte, una bonita superficie plana que debería ser aproximadamente representativa de las tierras bajas del planeta”, agregó Broquet. “En cambio, nuestro estudio demuestra que InSight aterrizó justo encima de una cabeza de penacho activa”.

La presencia de un penacho activo afectará las interpretaciones de los datos sísmicos registrados por InSight, que ahora deben tener en cuenta el hecho de que esta región está lejos de ser normal para Marte.

“Tener una pluma de manto activa en Marte hoy es un cambio de paradigma para nuestra comprensión de la evolución geológica del planeta”, dijo Broquet, “similar a cuando los análisis de las mediciones sísmicas registradas durante la era Apolo demostraron que el núcleo de la luna estaba fundido”.

Sus hallazgos también podrían tener implicaciones para la vida en Marte, dicen los autores. La región estudiada experimentó inundaciones de agua líquida en su pasado geológico reciente, aunque la causa sigue siendo un misterio. El mismo calor de la pluma que está alimentando la actividad volcánica y sísmica en curso también podría derretir el hielo para hacer las inundaciones, y provocar reacciones químicas que podrían sostener la vida en las profundidades subterráneas.

“Los microbios en la Tierra florecen en entornos como este, y eso también podría ser cierto en Marte”, dijo Andrews-Hanna, y agregó que el descubrimiento va más allá de explicar la enigmática actividad sísmica y el resurgimiento de la actividad volcánica. “Saber que hay una pluma de manto gigante activa debajo de la superficie marciana plantea preguntas importantes sobre cómo ha evolucionado el planeta con el tiempo”. Estamos convencidos de que el futuro nos depara más sorpresas”.

Referencia: “Geophysical evidence for an active mantle plume underneath Elysium Planitia on Mars” por A. Broquet y J. C. Andrews-Hanna, 5 de diciembre de 2022, Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-022-01836-3

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