El módulo de aterrizaje Mars InSight incluyó el primer sismógrafo colocado en el planeta rojo, y ha recogido todo, desde martemotos hasta impactos, y ha proporcionado mucha información nueva sobre el interior de Marte. Pero quizás su hallazgo más sorprendente ha sido que casi toda la actividad sísmica de Marte parece originarse en un solo lugar, un sitio llamado Elysium Planitia.
Esa área es también el sitio de la actividad volcánica más reciente que hemos detectado en Marte. En un artículo publicado esta semana, los científicos argumentan que ambos se derivan de una sola fuente: una columna de material caliente que se eleva a través del manto. Es el tipo de actividad geológica que crea puntos calientes como Islandia y Yellowstone en la Tierra, pero se pensaba que Marte se había enfriado demasiado para soportar esas actividades.
Construyendo un caso
Elysium Planitia es una región generalmente plana que cubre aproximadamente un millón de kilómetros cuadrados. Está justo en el borde de las tierras bajas del norte de Marte, pero se encuentra casi un kilómetro por encima de ellas. Muchas de sus características son antiguas, incluida una serie de crestas que se cree que fueron causadas por la compresión del interior de Marte a medida que se enfriaba. Pero también tiene signos de actividad volcánica reciente, aunque no tanto como la cercana región de Tharsis, que contiene los volcanes más grandes de Marte.
En cambio, hay signos de grandes inundaciones de material volcánico liberado de grandes fisuras en Elysium Planitia. También hay indicios de flujos piroclásticos que parecen ser producto de la actividad volcánica más reciente en el planeta rojo, que data de hace menos de 200.000 años.
Esas señales lo hicieron interesante para los científicos y una de las razones por las que el módulo de aterrizaje InSight fue enviado al área. Y, por lo que hemos podido decir, todos los martemotos significativos provienen de esta área.
Obviamente, es probable que la actividad volcánica y los terremotos estén conectados. La pregunta es cómo.
Hay algunas posibles explicaciones para estas y otras características de Elysium Planitia, pero los investigadores argumentan que una pluma del manto caliente es la única que tiene sentido. «Si bien pueden existir explicaciones alternativas para algunas de estas observaciones», escriben, «solo una pluma de manto activa puede explicarlas todas».
es un penacho
Como se mencionó anteriormente, Elysium Planitia tiene una serie de fracturas que generalmente se asocian con la compresión, y se cree que son producto del antiguo terreno que se está hundiendo a medida que el interior de Marte se enfría. Pero Elysium Planitia también es casi un kilómetro más alto que el terreno de las tierras bajas circundantes, lo que sugiere que podría haber sido elevado por fuerzas tectónicas. También está el Cerberus Fossae, una serie de lo que parecen ser respiraderos volcánicos y los depósitos que se derivan de ellos.
Esos depósitos son extensos, lo que sugiere que una fuente importante de magma alimentó la actividad en la región, lo que descarta algunas fuentes potenciales de la roca. Si bien están muy extendidos, los depósitos normalmente no superan los 100 metros de espesor, lo que significa que no pueden explicar la elevación del área. Y las medidas de las variaciones locales en la atracción gravitacional sugieren que la elevación de Elysium Planitia se sostiene desde lo profundo de la corteza. Finalmente, el material volcánico en el área tiene niveles de hierro mucho más altos que en otras áreas de Marte, una característica que se encuentra en el vulcanismo impulsado por las plumas del manto en la Tierra.
Entonces, los investigadores sugieren que la región había estado experimentando la falla de contracción normal que aparece generalizada en la superficie de Marte. Pero más recientemente, una pluma del manto alcanzó la corteza debajo de ella, elevando la región y agregando el tipo de fallas asociadas con los respiraderos volcánicos de Cerberus Fossae.
Así que construyeron un modelo de una pluma del manto y lo ajustaron hasta que se ajustaba a las diversas características de la superficie y los datos sísmicos de la región. Basándose en el modelo, estiman que la pluma tiene unos 4.000 kilómetros de diámetro y unos 200 a 500 kilómetros de espesor en el área inmediatamente debajo de la corteza. También estiman que es de 100 a 300 Kelvin más caliente que el material circundante.
¿Cómo pasó esto?
Los niveles de actividad que se encuentran en Elysium Planitia son mucho más bajos que los sitios basados en puntos de acceso en otras partes de Marte, y están en el extremo inferior de lo que vería en sitios similares en la Tierra. Pero la sorpresa es que está sucediendo en absoluto. La actividad anterior impulsada por las plumas del manto debería haber eliminado parte del agua del interior de Marte, lo que dificulta que las rocas se derritan. La compresión previa de la región también debería dificultar que la roca fundida se abra camino hacia la superficie.
Pero, lo que es más crítico, el interior de Marte debería haberse enfriado significativamente desde el período en que Marte construyó los enormes volcanes de Tharsis. De hecho, algunos modelos del interior de Marte han sugerido que este tipo de actividad debería haber terminado en este punto de la historia del planeta. Entonces, comprender lo que está sucediendo aquí puede ser fundamental para mejorar esos modelos.
Desafortunadamente, aquí es donde la gran falla con InSight dificulta las cosas. Se suponía que desplegaría un implemento que mide el flujo de calor desde el interior de Marte hasta su superficie, lo que debería haber arrojado luz sobre cualquier material caliente cercano (el lugar de aterrizaje de InSight está justo encima de la pluma del manto propuesta). Pero el equipo de aterrizaje no pudo insertar el instrumento en Marte y finalmente abandonó los intentos de hacerlo funcionar.
Pero el nuevo documento definitivamente sugiere que Elysium Planitia merece una mirada adicional.
Naturaleza Astronomía2022. DOI: 10.1038/s41550-022-01836-3 (Acerca de los DOI).