Un científico planetario de la Universidad de York pone en hielo la teoría del lago marciano con un nuevo estudio que ofrece una explicación alternativa

Un científico planetario de la Universidad de York pone en hielo la teoría del lago marciano con un nuevo estudio que ofrece una explicación alternativa

Comunicado de prensa de: Universidad de York
Fecha de publicación: jueves 29 de julio de 2021

Sedimentos de las capas del polo sur de Marte sobre la esmectita de Marte: la capa de hielo del polo sur de varios kilómetros de espesor tiene una base formada, al menos en parte, por un tipo común de arcilla. Estas arcillas se encuentran en casi la mitad de la superficie del planeta y ahora en los bordes de la capa de hielo. Las mediciones de radar de lodo de un laboratorio dirigido por Smith muestran que pueden explicar los reflejos brillantes observados por MARSIS, una explicación más simple que CREDIT ESA / DRL / FU Berlín (arriba), NASA (abajo) cuerpos de agua líquidos.

Los científicos han estado debatiendo durante años qué podría haber debajo del casquete polar sur de Marte después del descubrimiento de reflejos brillantes de radar, inicialmente atribuidos al agua. Pero ahora, se ha publicado un nuevo estudio en Cartas de investigación geofísicaDirigidos por científicos planetarios de la Escuela de Ingeniería Lasound de la Universidad de York, dejaron de lado esta teoría y muestran por primera vez que otra sustancia probablemente sea la respuesta.

La investigación, dirigida por Isaac Smith, presidente de Research Canada y profesor asistente de Ciencias de la Tierra y el Espacio en la Escuela de Ingeniería Lasound y científico investigador del Instituto de Ciencias Planetarias, utiliza múltiples líneas de evidencia para demostrar que las esmectitas, un tipo común de arcilla, puede explicar todo. A partir de las observaciones, ponga la teoría del lago marciano en hielo.

«Desde que se informaron por primera vez como cuerpos de agua, la comunidad científica ha arrojado dudas sobre la hipótesis del lago y publicaciones recientes han cuestionado si es posible obtener agua líquida», dijo Smith. Los documentos de 2018 y 2021 mostraron que la cantidad de sal y calor necesaria para derretir el hielo en la parte inferior del casquete polar era mucho mayor de lo que proporcionaría Marte, y la evidencia reciente muestra que estos descubrimientos de radar están más extendidos, a difíciles de alcanzar. descongelar lugares. Poniendo la idea en duda.

El equipo de investigación, que incluye investigadores de las universidades de Arizona, Cornell, Purdue y Tulane, utilizó trabajo experimental y de modelado para demostrar que las esmectitas pueden explicar mejor las observaciones de radar realizadas por el instrumento MARSIS a bordo del orbitador Mars Express de la Agencia Espacial Europea. Además, encontraron evidencia espectroscópica de esmectitas en los bordes del casquete antártico.

«Las esmectitas son abundantes en la superficie de Marte y cubren aproximadamente la mitad del planeta, particularmente en el hemisferio sur», dijo Smith. «Este conocimiento, combinado con las propiedades de radar de las esmectitas en temperaturas muy frías, sugiere que son las más probable explicación del misterio «. «

Los experimentos de la Universidad de York midieron las propiedades de radar de la esmectita húmeda a temperatura ambiente y temperaturas frías. Las características del radar en cuestión son dos números que representan las partes real e imaginaria de la constante dieléctrica. Ambos números son importantes para caracterizar completamente un material, pero el estudio de 2018 utilizó modelos que incluían solo la parte real del valor dieléctrico, mientras que excluían ciertas clases de material consideradas: arcilla.

Una vez que se completaron las mediciones experimentales, los datos se evaluaron utilizando el código. En estas simulaciones, los investigadores encontraron que el lodo congelado contenía cantidades lo suficientemente grandes como para hacer los reflejos.

Las esmectitas son una clase de arcillas que se forman cuando el basalto (la roca ígnea que constituye la mayor parte de la superficie de Marte) se rompe químicamente en presencia de agua líquida.

«El descubrimiento de minerales arcillosos potenciales en y debajo de la capa de hielo del sur es importante porque nos dice que el hielo contiene sedimentos que interactuaron con el agua en algún momento en el pasado, ya sea en la capa de hielo o antes de que el hielo estuviera allí», dijo Briony Horgan. . Coautor y profesor asociado de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias en la Universidad de Purdue. «Entonces, si bien nuestro trabajo muestra que puede que no haya agua líquida y un ambiente habitable para la vida bajo techo hoy en día, nos habla del agua que estuvo presente en esta área en el pasado».

Para apoyar esta nueva hipótesis, Smith realizó experimentos en su laboratorio utilizando equipos diseñados para medir valores dieléctricos. Para simular mejor las condiciones bajo el casquete polar sur de Marte, su equipo congeló la arcilla a -50 grados Celsius y la midió nuevamente, algo que no se había hecho antes. Smith agrega que la absorción infrarroja atribuida a estos minerales se encuentra en la órbita visible del Polo Sur cerca de los espectros de reflectancia infrarroja. Dado que estos minerales se encuentran en la Antártida y pueden causar reversiones, el equipo cree que este es un escenario más viable que la presencia de agua líquida. No se necesita sal ni calor.

«Usamos nuestras mediciones de laboratorio de minerales de arcilla como entrada para el modelo de reflexión del radar y descubrimos que los resultados del modelo coincidían bien con los datos reales observados», dijo Dan Lalish, investigador postdoctoral en el Centro de Astrofísica de Cornell. y Ciencias Planetarias en la Universidad de Cornell y segundo autor del estudio. «Si bien es decepcionante que hoy en día no exista agua líquida debajo del hielo, esta fascinante observación puede ayudarnos a aprender más sobre las condiciones en el antiguo Marte».

«Analizamos los datos del radar MARSIS e identificamos observaciones con valores de alta energía en la base de sedimentos estratificados de la Antártida, ya sea en la región del lago propuesta o en otro lugar», dijo Jenny Witten, coautora y científica planetaria de la División de la Tierra. y Ciencias Ambientales en la Universidad de Tulane.

dijo Stefano Neruzzi, becario postdoctoral en el Laboratorio Lunar y Planetario y el Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Arizona y coautor. «No solo eso, sino que hay varios reflectores apilados uno encima del otro, y algunos están en el medio del casquete polar. Si eso fuera agua, sería físicamente imposible».

Al poner los resultados en perspectiva, Smith dice que la respuesta es clara.

«Ahora, tenemos una trifecta. Primero, medimos las propiedades aislantes de materiales que se sabe que están presentes en más del 50 por ciento de la superficie de Marte y descubrimos que tenían valores muy altos. En segundo lugar, modelamos cómo estos números serían respondieron en las condiciones del polo sur de Marte y descubrieron que coincidían con observaciones de radar bien recibidas. En tercer lugar, hemos demostrado que estos minerales están en la Antártida. Dado que la teoría del agua líquida requeriría cantidades masivas de calor de seis a ocho veces más que las de Marte proporciona, y más sal que Marte, era realmente inverosímil. Ahora, la arcilla puede anotar notas sin delimitadores ni asteriscos en absoluto «.

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