Minerales arcillosos de Marte podrían haberse formado antes de que hubiera agua en el planeta

Hay miles de antiguos afloramientos de filosilicatos (o arcillas) en la superficie marciana. Los filosilicatos se forman por la interacción del agua con la roca volcánica, lo que lleva a muchos científicos a concluir que debe haber habido agua de superficie sostenida, agua subterránea o sistemas hidrotermales activos en algún momento de la historia marciana. Pero la nueva investigación, publicada en la revista 'Nature', sugiere que las arcillas pueden haberse formado durante la creación de la propia corteza marciana, mucho antes de que el agua fluyera en el planeta.

Respaldados por experimentos de laboratorio y modelos de computadora, los investigadores explican cómo habría funcionado el escenario. En el sistema solar primitivo, se cree que Marte y otros planetas rocosos fueron cubiertos por océanos de magma fundido. A medida que el océano de magma de Marte comenzó a enfriarse y solidificarse, el agua y otros volátiles disueltos se desgasificarían hacia la superficie, formando una atmósfera espesa y húmeda que rodeaba el planeta.

La humedad y el calor de ese baño de vapor a alta presión habrían convertido amplias franjas de la superficie recién solidificada en arcilla. A medida que el planeta evolucionó durante miles de millones de años, la actividad volcánica y los bombardeos de asteroides habrían cubierto las arcillas en algunos lugares y excavado en otros, lo que lleva a la distribución generalizada, pero desigual, que se ve actualmente en la superficie.

"La receta básica para hacer arcilla es tomar roca y agregar calor y agua", simplifica Kevin Cannon, investigador postdoctoral en la Universidad de Florida Central, que dirigió la investigación. "Esta atmósfera primordial creada por un océano de magma habría sido el más cálido y húmedo de Marte --explica--. Es una situación en la que podrías alterar la corteza de forma generalizada y luego simplemente mezclar esos materiales después".

Cannon y sus coautores dicen que el escenario ofrece un medio para crear depósitos de arcilla generalizados que no requieren un clima cálido y húmedo o un sistema hidrotermal sostenido en Marte temprano. Los modelos climáticos de última generación sugieren un Marte primitivo donde la temperatura raramente se deslizaba por encima del punto de congelación y donde el flujo de agua en la superficie era esporádico y aislado.

"Una de las complicaciones que surge en la evolución de Marte es que no podemos crear un escenario en el que la meteorización superficial tenga la capacidad de producir el grado de alteración mineral que vemos", señala Jack Mustard, profesor del Departamento de Tierra de Brown, Ciencias Ambientales y Planetarias y coautor del estudio.

SIN DESCARTAR OTROS MECANISMOS

No obstante, Mustard señala que no están tratando de descartar por completo otros mecanismos de alteración, ya que "la meteorización superficial y otros tipos de alteración seguramente ocurrieron en diferentes puntos de la historia marciana". Aun así, los investigadores creen que el escenario que proponen es una manera "plausible" de explicar gran parte de la arcilla extendida que se ve en los terrenos más antiguos de Marte.

Para demostrar que es plausible, los investigadores sintetizaron muestras de rocas que coincidían con la composición del basalto marciano. Luego usaron un dispositivo de alta presión para recrear las condiciones de temperatura y presión que pudieron haber estado presentes en medio de la atmósfera de vapor creada por un océano de magma. Después de cocinar las muestras durante dos semanas, el equipo verificó si habían sido alteradas y en qué medida.

"Fue realmente notable cuán rápido y extensamente se modificó este basalto --manifiesta Cannon--. Expuesto a las temperaturas y presiones más altas, se deterioró a través de las partículas de basalto. Es un grado de alteración realmente intenso".

La atmósfera de vapor asociada con un océano de magma podría haber sobrevivido durante 10 millones de años o más, según aseguran Cannon y sus colegas. Eso habría sido lo suficientemente largo, estiman, para crear tanto como tres kilómetros de arcilla en la superficie marciana.

Para tener una idea de cómo podría ser el destino de esa arcilla a medida que el planeta evolucionó, los investigadores crearon un modelo de computadora para simular una losa de corteza marciana con una capa de arcilla de tres kilómetros en la parte superior. Luego simularon los primeros 1.000 millones de años de historia geológica marciana: el periodo en el que la actividad volcánica y el bombardeo de asteroides fueron los más frecuentes. El modelo demostró que el entierro, la excavación y la dispersión de arcillas a lo largo del tiempo crearon una distribución de depósitos expuestos similar a lo que se ve actualmente en Marte.

"Para poner algunos números, las arcillas cubren alrededor del 3% de las exposiciones más antiguas a la corteza en Marte --señala Cannon--. Estamos encontrando el mismo orden de magnitud en estos modelos".

POSIBILIDADES DE DEMOSTRACIÓN CON MARS 2020

Los experimentos de laboratorio y las simulaciones no pueden decir con certeza que este escenario ocurrió, según afirman los investigadores, y sugieren una fuerte hipótesis que podría ser probada durante la futura exploración de Marte.

Si el proceso efectivamente ocurrió, podría tener algunas implicaciones interesantes para la historia marciana temprana. Además de proporcionar un mecanismo para la formación de arcilla, incluso si Marte era tan frío y helado como sugieren los modelos climáticos, el escenario sugiere que vastos depósitos de arcilla estaban, y aún podrían estar, presentes debajo de la superficie. Esos depósitos podrían explicar por qué la corteza marciana es menos densa que lo esperado para una corteza basáltica. Los depósitos también servirían como grandes depósitos subterráneos de almacenamiento de agua, según informan los investigadores.

"Potencialmente habría habido bastante agua encerrada en estas arcillas enterradas --comenta Parman--. Se podría imaginar que si esos depósitos se calentaran por magmatismo u otro proceso, habrían liberado esa agua, tal vez proporcionando un suministro transitorio de agua a la superficie. Eso podría tener implicaciones para la habitabilidad pasada".

Mustard, quien presidió el comité que estableció los objetivos científicos para el rover Mars 2020 de la NASA, espera que esta nueva hipótesis pueda informar la futura exploración marciana. "Esta sería una hipótesis realmente interesante de evaluar --concluye--. Dependiendo de dónde aterrice el rover, creo que podríamos obtener las muestras correctas para iluminar estas preguntas".