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Pendientes empinadas en Marte revelan la estructura del hielo enterrado
En este pozo en Marte, la pendiente pronunciada en el borde norte (hacia la parte superior de la imagen) expone una sección transversal de una gruesa capa de hielo subterráneo. La imagen es de la cámara HiRISE en el Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA, con una franja central de color mejorado (ver ampliación en la imagen siguiente) entre escala de grises en cada lado. Más información. Créditos: NASA / JPL-Caltech / UA / USGS.
En una pendiente pronunciada, una sección transversal de hielo subterráneo queda expuesta y aparece de color azul brillante en esta vista de color mejorado de la cámara HiRISE abordo del Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA. La escena tiene aproximadamente 550 yardas (503 metros) de ancho. La escarpadura cae aproximadamente 140 yardas (128 metros) desde el nivel del suelo en el tercio superior de la imagen. Créditos: NASA / JPL-Caltech / UA / USGS.
Los investigadores utilizando el Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA han encontrado ocho sitios donde los gruesos depósitos de hielo debajo de la superficie de Marte están expuestos en las laderas erosionadas.
Estos ocho escarpes, con pendientes de hasta 55 grados, revelan nueva información sobre la estructura interna en capas de hielo subterráneas detectadas previamente en las latitudes medias de Marte.
El hielo probablemente fue depositado como nieve hace mucho tiempo. Los depósitos están expuestos en sección transversal como hielo de agua relativamente puro, cubierto por una capa de uno o dos metros de espesor de roca y polvo cementados con hielo. Tienen pistas sobre la historia climática de Marte. También pueden hacer que el agua congelada sea más accesible de lo que se pensaba en futuras misiones de exploración robótica o humana.
Los investigadores que localizaron y estudiaron los sitios escarpados con la cámara HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) del MRO informaron los hallazgos hoy en la revista Science. Los sitios se encuentran en los hemisferios norte y sur de Marte, en latitudes de aproximadamente 55 a 58 grados, equivalentes en la Tierra a Escocia o en la punta de América del Sur.
“Hay hielo superficial poco profundo en aproximadamente un tercio de la superficie marciana, que registra la historia reciente de Marte”, dijo el autor principal del estudio, Colin Dundas, del Centro de Ciencias Astrogeológicas del Servicio Geológico de EE. UU. en Flagstaff, Arizona. “Lo que hemos visto aquí son secciones transversales a través del hielo que nos dan una vista tridimensional con más detalles que nunca”.
Ventanas en el hielo subterráneo
Los escarpes exponen directamente destellos brillantes en el vasto hielo subterráneo previamente detectado con espectrómetros en el orbitador Mars Odyssey de la NASA, con instrumentos de radar penetrantes en tierra del MRO y en el orbitador Mars Express de la Agencia Espacial Europea, y con observaciones de cráteres de impacto frescos (recientes) que dejan al descubierto hielo subterráneo. La NASA envió el módulo Phoenix a Marte en respuesta a los hallazgos de Odyssey; en 2008, la misión Phoenix confirmó y analizó el hielo de agua enterrado a 68 grados de latitud norte, aproximadamente un tercio del camino hacia el polo desde el punto más septentrional de los ocho escarpes.
El descubrimiento reportado hoy nos da ventanas sorprendentes donde podemos ver directamente estas gruesas capas de hielo subterráneo “, dijo Shane Byrne del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona, Tucson, coautor del informe de hoy.” Es como tener una de esas granjas de hormigas donde se puede ver a través del cristal en el costado para aprender sobre lo que generalmente se oculta debajo de la tierra “.
Los científicos no han determinado cómo se forman inicialmente estas escarpas particulares. Sin embargo, una vez que el hielo enterrado queda expuesto a la atmósfera de Marte, es probable que una escarpadura se ensanche y se levante a medida que “retrocede”, debido a la sublimación del hielo directamente de la forma sólida al vapor de agua. En algunos de ellos, el depósito expuesto de hielo de agua tiene más de 100 yardas (91 metros) de espesor. El examen de algunos de los escarpes con el Espectrómetro Compacto de Reconocimiento de Imágenes de Marte ( Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars, CRISM) confirmó que el material brillante es agua congelada. Un control de la temperatura de la superficie con la cámara del Sistema de Imágenes de Emisión Térmica de Odyssey (Thermal Emission Imaging SystemTHEMIS) ayudó a los investigadores a determinar que no están viendo sólo una delgada capa de escarcha cubriendo el suelo.
Erosión en el terreno. Las imágenes B y C son ampliaciones de la zona del recuadro en la imagen A, tomadas en diferentes momentos. Las flechas blancas en la imagen B marcan las posiciones de trozos de roca incrustados en la capa de hielo expuesta (dificiles de ver en estas imagénes de baja resolución). Al quedar el hielo expuesto a la atmósfera marciana, se sublima (pasa directamente de hielo sólido a vapor de agua) liberando las rocas, que ruedan entonces por la pendiente a sus posiciones finales indicadas en forma ordenada por las flechas blancas en la imagen C. El proceso se intensifica durante el verano marciano. La repetición de este proceso verano tras verano da origen a brechas en el terreno, que se van agrandando con el tiempo,formando grandes pozos en el terreno. Créditos: NASA / JPL-Caltech / UA / USGS.
Los investigadores usaron previamente el radar superficial del MRO (Shalow Radar, SHARAD) para mapear extensas capas de hielo subterráneo en las latitudes medias de Marte y estiman que la parte superior del hielo está a menos de 10 yardas (9 metros) por debajo de la superficie del suelo. Pero ¿cuánto menos? El método de radar no tiene suficiente resolución para decirlo. Los nuevos estudios de escarificación de hielo confirman las indicaciones de las observaciones del cráter reciente y del espectrómetro de neutrones de que una capa rica en hielo de agua comienza a una o dos yardas (1 a 2 metros) de la superficie en algunas áreas.
Acceso de los astronautas al agua marciana
El nuevo estudio no solo sugiere que el hielo subterráneo se encuentra bajo una delgada capa sobre amplias áreas, también identifica ocho sitios donde el hielo es directamente accesible, en latitudes con menos condiciones hostiles que en los casquetes polares de Marte. “Los astronautas podrían ir allí con un balde y una pala y obtener toda el agua que necesitan”, dijo Byrne.
El hielo expuesto tiene un valor científico aparte de su valor potencial como recurso, porque preserva la evidencia sobre los patrones a largo plazo en el clima de Marte. La inclinación del eje de rotación de Marte varía mucho más que el de la Tierra en ritmos de millones de años. Hoy las inclinaciones de los dos planetas son más o menos la misma. Cuando Marte se inclina más, las condiciones climáticas pueden favorecer la acumulación de hielo en latitudes medias. Dundas y sus coautores dicen que las bandas y las variaciones de color aparentes en algunos de los escarpes sugieren capas “posiblemente depositadas con cambios en la proporción de hielo y polvo bajo condiciones climáticas variables”.
Cambios en la inclinación del eje de Marte. La Tierra de hoy en día experimenta cambios cíclicos en el clima y, en consecuencia, en la distribución del hielo. A diferencia de la Tierra, la oblicuidad (o inclinación del eje de rotación) de Marte cambia sustancialmente en escalas de tiempo de cientos de miles a millones de años. En la oblicuidad actual de aproximadamente 25 grados de inclinación en el eje de rotación de Marte, el hielo está presente en cantidades relativamente modestas en los polos norte y sur (arriba a la izquierda). Este esquema muestra que el hielo se acumula cerca del ecuador cuando la oblicuidad es alta (arriba a la derecha) y los polos se agrandan con oblicuidades muy bajas (abajo) (Referencias: Laskar et al., 2002; Head et al., 2003). Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech.
Esta investigación se benefició del uso coordinado de múltiples instrumentos en los orbitadores de Marte, más los más longevos que ahora exceden los 11 años de edad para el MRO y 16 años para Odyssey. Las observaciones orbitales continuarán, pero futuras misiones a la superficie podrían buscar información adicional.
“Si tuvieses una misión en uno de estos sitios, probando las capas que descienden por la escarpa, podrías obtener una historia climática detallada de Marte”, sugirió Leslie Tamppari, científica adjunta del Proyecto MRO del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. “Es parte de la historia completa de lo que le sucede al agua en Marte a lo largo del tiempo: ¿a dónde va? ¿Cuándo se acumula el hielo ?, ¿cuándo retrocede?”
La Universidad de Arizona opera HiRISE, que fue construida por Ball Aerospace & Technologies Corp., Boulder, Colorado. El Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, Laurel, Maryland, lidera la investigación CRISM de MRO. La Agencia Espacial Italiana proporcionó el instrumento SHARAD de MRO, la Universidad de Roma Sapienza dirige las operaciones de SHARAD, y el Instituto de Ciencias Planetarias, con sede en Tucson, Arizona, lidera la participación de los EE. UU. en SHARAD. La Universidad Estatal de Arizona, Tempe, lidera la investigación THEMIS de la misión Odyssey. JPL, una división de Caltech en Pasadena, California, administra los proyectos de MRO y Odyssey para la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington. Lockheed Martin Space, Denver, construyó ambos orbitadores y apoya su operación.
Fuente del artículo: NASA Mars Exploration Program.
Material relacionado:
Sobre el orbitador Mars Odissey:
2001 Mars Odyssey spacecraft. (Photo courtesy NASA – https://mars.jpl.nasa.gov/odyssey/mission/spacecraft/).
Mapa de masas de agua (en forma de hielo) hasta 1 metro de profundidad de la superficie, trazado con el Espectrómetro de Neutrones del Mars Odyssey. Diciembre 8, 2003. Crédito: NASA / JPL – Calthec.
Arriba: Distribución de hielo de agua en el Hemisferio Norte de Marte. Derecha: Distribución de hielo de agua en el Hemisferio Sur de Marte.
Sobre el Orbitador Mars Express:
Sobre el Orbitador de reconocimiento de Marte:
El tema “Sigue el agua” del Orbitador de Reconocimiento de Marte.
El concepto de este artista representa el tema “Seguir el agua” de la misión Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Los instrumentos científicos de MRO monitorean el ciclo actual del agua en la atmósfera de Marte y la deposición asociada y la sublimación del hielo de agua en la superficie, mientras exploran el subsuelo para ver qué tan profundo se extiende el depósito de hielo detectado por Mars Odyssey. Al mismo tiempo, MRO buscará características superficiales y minerales (p. Ej., Carbonatos y sulfatos) que registran la presencia prolongada de agua líquida en su superficie al inicio de la historia del planeta. Los instrumentos involucrados son el radar superficial SHARAD, el espectrómetro CRISM, la cámara meteorológica MARCI, la cámara de alta resolución HiRISE, la cámara de contexto CTX y el Mars Climate Sounder (MCS).
En el extremo izquierdo, la antena SHARAD se ilumina y “ve” los primeros cientos de pies (hasta 1 kilómetro) de la corteza de Marte. Justo a la derecha de eso, el siguiente haz resalta los datos recibidos del espectrómetro CRISM que identifica los minerales en la superficie. La siguiente viga representa la cámara HiRISE que puede “acercar” los objetivos locales, proporcionando las imágenes orbitales de mayor resolución de características como cráteres, barrancos y rocas.
El rayo que brilla casi horizontalmente es el del Mars Climate Sounder. Este instrumento es fundamental para analizar el clima actual de Marte, ya que observa la temperatura, la humedad y el contenido de polvo de la atmósfera marciana, sus variaciones estacionales y anuales. Mientras tanto, el MARCI imágenes nubes de hielo, nubes de polvo y nubes, y la distribución de ozono, la producción de mapas mundiales diarios en varios colores para controlar el clima diario y los cambios estacionales.
El espectro electromagnético se representa en la parte superior derecha y los instrumentos individuales se colocan donde reside su capacidad. Crédito: NASA / JPL.
Sobre los instrumentos del MRO:
Sobre el módulo de aterrizaje Phoenix:
El 4 de junio de 2014, el VMC ‘Mars Webcam’ captó esta vista del casquete polar norte y lo que parecen ser más formaciones de polvo / nubes alrededor del polo; la imagen también muestra algunas de las características geológicas más grandes del planeta y el sitio de descenso del módulo Phoenix. Crédito: ESA / Mars Express / VMC, CC BY-SA IGO 3.0.
Posición de Phoenix sobre un mapa de fondo de los datos topográficos codificados por colores del Mars Orbiter Laser Altimeter en el Mars Global Surveyor de la NASA. El rojo es una elevación más alta; el azul es una elevación más baja. En latitud, el mapa se extiende de 70 grados (norte) a menos 70 grados (sur). El eje este-oeste está rotulado en la parte superior en grados de longitud este, con el meridiano cero en el centro.
Phoenix y la Reina de las Nieves. Una característica plana, lisa y brillante denominada Snow Queen (Reina de las Nieves) está cerca de la parte superior de este mosaico de color de la superficie, debajo del Phoenix Mars Lander . Grabado con la cámara del brazo robótico del módulo de aterrizaje mientras se maniobraba para mirar debajo del módulo de aterrizaje, la región también incluye una pata y una almohadilla para el pie del tamaño de una placa. Un detalle intrigante cerca de la almohadilla plantar alrededor de la posición de las 2 en punto, es un resorte de metal parcialmente enterrado en suelo marciano , una pieza de la bioabarrilla ahora abierta del brazo. Se sospecha que la suave característica Snow Queen es originalmente hielo justo debajo del suelo, descubierto por los cohetes propulsores cuando Phoenix aterrizó en las llanuras del polo norte de Marte. De hecho, los agujeros o depresiones aparentes en la superficie plana de la Reina de las Nieves se encuentran justo debajo de los propulsores. Créditos: NASA/APOD, 12 de Junio de 2008. Crédito imagen: Kenneth Kremer, Marco Di Lorenzo, Misión Phoenix , NASA , JPL , UA , Max Planck Inst., Aviation Week & Space Technology.
Un artículo con abundantes mapas del hielo subsuperficial en Marte es:
Otros artículos:
Sobre la variación caótica de la oblicuidad de Marte y el Clima:
Una variación del eje de rotación de Marte de distinto origen:
Videos:
Asociación de Aficionados a la Astronomía
