Una columna de manto gigante revela que Marte es más activo de lo que se pensaba

Las observaciones orbitales revelan la presencia de una enorme columna de manto que empuja la superficie de Marte hacia arriba y provoca una intensa actividad volcánica y sísmica.

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

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

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

Las plumas del manto son grandes gotas de roca cálida y flotante que se elevan desde las profundidades de un planeta y atraviesan su capa intermedia, el manto, para llegar a la base de su corteza, lo que provoca terremotos, fallas y erupciones volcánicas. La cadena de islas de Hawái, por ejemplo, se formó cuando la placa del Pacífico se desplazó lentamente sobre una pluma del manto.

«Tenemos pruebas sólidas de que las plumas del manto están activas en la Tierra y Venus, pero esto no se espera en un mundo pequeño y supuestamente frío como Marte«, dijo Andrews-Hanna. «Marte estuvo más activo hace 3 o 4 mil millones de años, y la opinión predominante es que el planeta está esencialmente muerto hoy«.

«Una enorme 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 con depósitos volcánicos«, dijo Broquet. «La poca actividad que ha ocurrido en la historia reciente generalmente se atribuye a procesos pasivos en un planeta que se está enfriando«.

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

«El trabajo anterior 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«.

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 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 las plumas del manto o con la tectónica de placas, el ciclo global de continentes a la deriva que recicla continuamente la corteza.

«Sabemos que Marte no tiene placas tectónicas, 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 considerarse análogas a gotas calientes de cera que se elevan en lámparas de lava. regalar su presencia en la Tierra a través de una secuencia clásica de eventos. El material cálido del penacho empuja contra la superficie, levantando y estirando la corteza. Luego, la roca fundida del penacho 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 se ha elevado más de una milla, lo que la convierte en 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 este levantamiento se sostiene desde las profundidades del planeta, lo que es consistente con la presencia de una pluma de manto.

Otras mediciones mostraron que el piso de los cráteres de impacto está inclinado en la dirección de la columna, lo que respalda 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 2500 millas de ancho, era la única forma de explicar la extensión responsable de la formación de Cerberus Fossae.

«En términos de lo que 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. Este penacho 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 un penacho del 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 más o menos representativa de las tierras bajas del planeta«, agregó Broquet. «En cambio, nuestro estudio demuestra que InSight aterrizó justo encima de una cabeza de pluma activa«.

La presencia de una pluma activa afectará las interpretaciones de los datos sísmicos registrados por InSight, que ahora debe 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 columna que alimenta la actividad volcánica y sísmica en curso también podría derretir el hielo para provocar inundaciones y provocar reacciones químicas que podrían sustentar la vida en las profundidades subterráneas.

«Los microbios en la Tierra prosperan 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 tiene más sorpresas guardadas«.

Referencia

• Broquet, A., Andrews-Hanna, J.C. Geophysical evidence for an active mantle plume underneath Elysium Planitia on Mars. Nat Astron (2022). https://doi.org/10.1038/s41550-022-01836-3