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| Esta imagen muestra varios cráteres en Arabia Terra que están llenos de rocas en capas, a menudo expuestas en montículos redondeados. La imagen fue tomada por una cámara, el Experimento de Imágenes de Alta Resolución, en el Orbitador de Reconocimiento de Marte de la NASA. Crédito: NASA/JPL-Caltech/Universidad de Arizona |
Algunos volcanes pueden producir erupciones tan potentes que liberan océanos de polvo y gases tóxicos en el aire, bloqueando la luz solar y cambiando el clima del planeta durante décadas. Al estudiar la topografía y la composición mineral de una parte de la región de Arabia Terra, en el norte de Marte, los científicos han encontrado recientemente pruebas de miles de erupciones de este tipo, o "supererupciones", que son las explosiones volcánicas más violentas conocidas.
Estas explosiones, que arrojaron al aire vapor de agua, dióxido de carbono y dióxido de azufre, desgarraron la superficie marciana durante un periodo de 500 millones de años, hace unos 4.000 millones de años. Los científicos informaron de esta estimación en un artículo publicado en la revista Geophysical Research Letters en julio de 2021.
"Cada una de estas erupciones habría tenido un impacto climático significativo: tal vez el gas liberado hizo que la atmósfera fuera más gruesa o bloqueó el Sol e hizo que la atmósfera fuera más fría", dijo Patrick Whelley, un geólogo del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, que dirigió el análisis de Arabia Terra. "Después de lanzar el equivalente a 400 millones de piscinas olímpicas de roca fundida y gas a través de la superficie y de esparcir una gruesa capa de ceniza a miles de kilómetros del lugar de la erupción, un volcán de esta magnitud se derrumba en un agujero gigante llamado caldera. Las calderas, que también existen en la Tierra, pueden tener decenas de kilómetros de ancho. Siete calderas en Arabia Terra fueron los primeros indicios de que la región pudo albergar en su día volcanes capaces de hacer grandes erupciones.
Aunque se pensaba que eran depresiones dejadas por impactos de asteroides en la superficie marciana hace miles de millones de años, los científicos propusieron por primera vez en un estudio de 2013 que estas cuencas eran calderas volcánicas. Se dieron cuenta de que no eran perfectamente redondas como los cráteres, y que tenían algunos signos de colapso, como suelos muy profundos y bancos de roca cerca de las paredes.
"Leímos ese artículo y nos interesó hacer un seguimiento, pero en lugar de buscar los volcanes en sí, buscamos la ceniza, porque no se puede ocultar esa evidencia", dijo Whelley.
Whelley y sus colegas tuvieron la idea de buscar las pruebas de la ceniza tras conocer a Alexandra Matiella Novak, vulcanóloga del Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins, en Laurel (Maryland). Matiella Novak ya había estado utilizando datos del Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA para encontrar cenizas en otros lugares de Marte, así que se asoció con Whelley y su equipo para buscar específicamente en Arabia Terra.
El análisis del equipo siguió el trabajo de otros científicos que anteriormente sugirieron que los minerales de la superficie de Arabia Terra eran de origen volcánico. Otro grupo de investigación, al enterarse de que las cuencas de Arabia Terra podrían ser calderas, había calculado dónde se habrían depositado las cenizas de posibles súper erupciones en esa región: viajando a favor del viento, hacia el este, se diluiría lejos del centro de los volcanes o, en este caso, de lo que queda de ellos: las calderas.
"Así que lo recogimos en ese punto y dijimos: "Vale, bien, estos son minerales que están asociados con la ceniza volcánica alterada, que ya ha sido documentada, así que ahora vamos a mirar cómo se distribuyen los minerales para ver si siguen el patrón que esperaríamos ver de las súper erupciones", dijo Matiella Novak.
El equipo utilizó imágenes del Espectrómetro de Imágenes de Reconocimiento Compacto para Marte de MRO para identificar los minerales en la superficie. Buscando en las paredes de los cañones y cráteres desde cientos a miles de kilómetros de las calderas, donde la ceniza habría sido transportada por el viento, identificaron minerales volcánicos convertidos en arcilla por el agua, incluyendo montmorillonita, imogolita y alófano. A continuación, utilizando las imágenes de las cámaras del MRO, el equipo realizó mapas topográficos tridimensionales de Arabia Terra. Al colocar los datos de los minerales sobre los mapas topográficos de los cañones y cráteres analizados, los investigadores pudieron ver en los depósitos ricos en minerales que las capas de ceniza estaban muy bien conservadas: en lugar de estar desordenadas por el viento y el agua, la ceniza estaba estratificada de la misma manera que lo habría estado cuando estaba fresca.
"Fue entonces cuando me di cuenta de que no se trataba de una casualidad, sino de una señal real", dijo Jacob Richardson, un geólogo de la NASA Goddard que trabajó con Whelley y Novak. "Estamos viendo realmente lo que se predijo y ese fue el momento más emocionante para mí".
Los mismos científicos que identificaron originalmente las calderas en 2013 también calcularon cuánto material habría explotado de los volcanes, basándose en el volumen de cada caldera. Esta información permitió a Whelley y sus colegas calcular el número de erupciones necesarias para producir el espesor de ceniza que encontraron. Resultó que hubo miles de erupciones, dijo Whelley.
Una pregunta que queda en el aire es cómo un planeta puede tener sólo un tipo de volcán en una región. En la Tierra, los volcanes capaces de hacer supererupciones -el más reciente entró en erupción hace 76.000 años en Sumatra (Indonesia)- están dispersos por todo el planeta y existen en las mismas zonas que otros tipos de volcanes. También Marte tiene muchos otros tipos de volcanes, incluido el mayor volcán del sistema solar, llamado Olympus Mons. El Olympus Mons es 100 veces mayor en volumen que el mayor volcán de la Tierra, el Mauna Loa, en Hawai, y se conoce como un "volcán en escudo", que drena lava por una montaña de suave pendiente. Hasta ahora, Arabia Terra es la única evidencia de volcanes explosivos en Marte.
Es posible que los volcanes supereruptivos se concentraran en regiones de la Tierra, pero que se hayan erosionado física y químicamente o que se hayan desplazado por el globo a medida que los continentes se desplazaban debido a la tectónica de placas. Este tipo de volcanes explosivos también podrían existir en regiones de la luna Io de Júpiter o podrían haberse agrupado en Venus. Sea cual sea el caso, Richardson espera que Arabia Terra enseñe a los científicos algo nuevo sobre los procesos geológicos que ayudan a dar forma a planetas y lunas.
"La gente va a leer nuestro artículo y dirá: "¿Cómo? ¿Cómo pudo Marte hacer eso? ¿Cómo puede un planeta tan pequeño fundir suficiente roca como para alimentar miles de súper erupciones en un solo lugar?", dijo. "Espero que estas preguntas den lugar a muchas otras investigaciones.
Fuentes, créditos y referencias:
Patrick Whelley et al, Stratigraphic Evidence for Early Martian Explosive Volcanism in Arabia Terra, Geophysical Research Letters (2021). DOI: 10.1029/2021GL094109