Geología

Escala de tiempo geológico de Marte

Esta entrada participa en la Edición IX del Carnaval de Geología cuyo blog anfitrión es MasScience.

A lo largo de la historia de Marte son muchos los procesos que han contribuido a que tenga su aspecto actual: volcanes, tectónica, procesos relacionados con el viento, el agua... Los científicos buscan en estos sucesos pistas del pasado geológico de Marte para establecer así la escala de tiempo cronoestratigráfica del planeta rojo.

Establecer una escala geológica de Marte es realmente complicado ya que apenas tenemos muestras del planeta rojo y sólo podemos realizar  una datación con métodos radiactivos de los escasos meteoritos marcianos con los que contamos. Por ello, se han establecido dos cronologías temporales marcianas. La primera está basada en la densidad de cráteres sobre su superficie. Al igual que en el resto de planetas interiores, el número de impactos ha ido disminuyendo con el tiempo, por lo que se han creado diferentes modelos que permiten asociar una densidad de cráteres con un periodo determinado. Esta escala se subdivide en tres grandes periodos nombrados como lugares de Marte que pertenecen a esas eras: Noachiense (por Noachis Terra), Hespérico (por Hesperia Planum) y Amazónico (por Amazonis Planitia).

La otra escala que emplean los científicos se basa en la mineralogía y en la alteración de las rocas que se observa en la superficie de Marte debido a los distintos estilos de meteorización química de las rocas. Esta escala fue propuesta en el año 2006 a partir de los datos del espectrómetro OMEGA que viaja a bordo de la Mars Express. Al igual que la primera escala, también tiene tres épocas diferenciables: Filociense,  Theeikinse y Siderikiense.

Escalas del tiempo geológico marciano. Fuente: Un geólogo en apuros.

Veamos con más detalle la escala de tiempo basada en el estudio de los cráteres del planeta rojo.

Era Noéica: abarca desde la formación de Marte hasta hace unos 3.800 - 3.500 millones de años. Las superficies que datan en esta era poseen más de 400 cráteres de más de 5 kilómetros de diámetro por cada millón de kilómetros cuadrados. Esta era comienza con la formación del planeta y en la diferenciación del mismo. Es decir, cuando Marte se encontraba en un estado semifundido (era pre-Noéica), los elementos más pesados fueron precipitando hacia el interior del planeta creando diferentes capas con los materiales más densos en lo más profundo. Los elementos más ligeros permanecieron en la superficie. Al igual que la Luna y la Tierra, Marte también tuvo que sufrir en esta era grandes impactos cósmicos, por ello, las superficies noéicas están salpicadas de numerosos cráteres de impacto. En nuestro planeta, la erosión ha borrado estas cicatrices, pero en la Luna son visibles en la actualidad. Los científicos también datan de esta época la formación de las tierras bajas del norte de Marte. Una de las teorías, no confirmada, es que un gran impacto generó esta gran cuenca.

En la mitad de este periodo también se produjo un abultamiento en la zona de Tharsis debido a un intenso vulcanismo, con extensas inundaciones de agua líquida al final de esta era. Las cuencas de impacto Hellas y Argyre también datan de esta época, proporcionando además la posibilidad de estudios estratigráficos.

Al final del periodo Noeico comenzó a depositarse material sobre los cráteres más viejos. A diferencia de la Luna, en Marte comenzaron a formarse redes de valles entre los cráteres, lo que sugiere la depositación de sedimentos al final de estos terrenos gracias a las corrientes de agua. En este periodo comenzó a formarse Valles Marineris y también se cree que sobre la superficie marciana existían lagos y océanos, y que había una atmósfera capaz de generar vientos lo que contribuiría la erosión de las diferentes estructuras geológicas.

El fin de la era  Noéica y el principio de la era Herperian está marcado por cambios en la actividad geológica de Marte. Mientras que la era Noeica está caracterizada por la presencia de impactos y la erosión y sedimentación provocada por el agua, la era Hesperian está caracterizada por el vulcanismo.

 Chryse Planitia fotografiado por la sonda Viking 1

Era Hespérica: abarca entre hace 3.500 y 1.800 millones de años. Las superficies que datan en esta era poseen de 25 a 67 cráteres de más de 5 kilómetros de diámetro por cada millón de kilómetros cuadrados. Hesperia Planum es un área situada en la sierra Sur de Marte, donde los cráteres más viejos han sido sepultados y borrados por depósitos lisos de origen volcánico. Hoy en día, gracias a los nuevos datos aportados por los orbitadores marciano, este área no es el único marcador existente para definir este cambio de eras.  Los científicos desconocen si se produjo una explosión repentina de la actividad volcánica o si ya existía en la era Noéica, alcanzando mayor importancia en la era Hesperian. Se cree que en este periodo comenzó a elevarse el Monte Olimpo. Los cráteres de impacto se sucedían con menor frecuencia y cesó la erosión de la red de valles.

También datan de este periodo la presencia de grandes sistemas fluviales generados por grandes inundaciones no relacionadas, probablemente, con las precipitaciones, sino con la liberación repentina de grandes cantidades de agua almacenada, ya sea en lagos o en acuíferos subterráneos. Los científicos creen que en la Era Noeica, grandes cantidades de agua se congelaron manteniéndose en depósitos subterráneos que por alguna razón se fusionaron repentinamente provocando estas grandes inundaciones. Los canales de desagüe de Chryse Planitia se excavaron en esta época.

Era Amazónica: así llamada por Amazonis Planitia: abarca entre hace 1.800 millones de años y el momento presente. Las regiones amazónicas muestran escasos cráteres de impacto, que sin embargo son bastante variados. Las bajas tierras del norte podrían haber recogido gran parte del agua marciana constituyendo un gran océano boreal. Sin embargo, gran parte de esta era se caracteriza por un Marte seco muy parecido al actual. Aun así se cree que la humedad pudo filtrarse a través de las rocas formando depósitos de agua subterráneos.

En la imagen inferior podemos ver un diagrama que resume la historia geológica de Marte (más antigua en la parte inferior y más reciente en la superior) que recoge algunos de los acontecimientos más destacados de la geología del planeta rojo.

Escala de tiempo alternativa

Mars Express

Basándose en recientes observaciones realizadas con el Espectrómetro de Mapeo Mineralógico en Visible e Infrarrojo (OMEGA), instalado a bordo del orbitador Mars Express, los investigadores han propuesto una escala de tiempo alternativa que tiene en cuenta la correlación entre la mineralogía y la geología del planeta. Esta escala de tiempo alternativa divide la historia del planeta en tres periodos: Filósico, Teícico y Siderícico.

    Filósico (o Era Filósica): llamado así por los filosilicatos, minerales ricos en arcillas, que caracterizan esa época. Abarca desde la formación del planeta hasta hace alrededor de 4.000 millones de años. Para que los filosilicatos se hayan formado debe de haber existido un ambiente acuoso alcalino. Se piensa que los depósitos de esa era son los mejores candidatos para buscar evidencias de la existencia de vida en el pasado del planeta. El periodo equivalente en la Tierra sería el periodo Hadeico.

    Teícico (o Era Teícica): llamado así por el vocablo griego para referirse a los minerales de tipo sulfato que se formaron en esa época. Se extendió hasta hace alrededor de 3.500 millones de años y fue un periodo de  vulcanismo activo. Además de lava, una serie de gases, en particular dióxido de azufre, fueron liberados. Al combinarse con el agua, generaron sulfatos e hicieron que el ambiente se volviera ácido. El equivalente en la Tierra sería el Eón arcaico y el principio de la era Paleoarcaica.

    Siderícico (o Era Siderícica): llamado así por el vocablo griego para referirse al hierro férrico. Abarca desde hace 3.500 millones de años hasta la actualidad. Con el fin del vulcanismo y la ausencia de agua líquida, el proceso geológico más notable ha sido la oxidación de las rocas ricas en hierro por el peróxido atmosférico, dando lugar al óxido de hierro rojo que da al planeta su conocido color. El equivalente en la Tierra sería la mayoría de la era Arcaica, todo el Proterozoico y hasta la actualidad.

Estudio de Marte en la actualidad.

A diferencia de nuestra Luna, que muestra por toda su superficie numerosos cráteres de impacto y algunas evidencias de vulcanismo, el planeta rojo nos ofrece más pistas de su pasado geológico con una variedad más rica de sucesos. En nuestro satélite, muchas de sus estructuras principales ocurrieron instantáneamente, como el cráter Tycho, por ejemplo. Pero en Marte, algunas de sus formaciones, como las debidas al vulcanismo en Tharsis, se han prolongado durante periodos de tiempo muy extensos, desde la mitad del periodo Noéico hasta casi la actualidad.

Pero, ¿podemos datar todas las estructuras geológicas marcianas? Por el momento es muy difícil. Sabemos que tanto Marte como la Luna (y la Tierra) fueron golpeados en numerosas ocasiones por los impactores del Gran Bombardeo Intenso Tardío. Pero la historia geológica posterior de estos dos cuerpos es muy diferente. La Luna todavía nos muestra las huellas de aquel evento, pero en Marte, muchos de estos cráteres se han borrado debido a los procesos geológicos posteriores.

En la actualidad, gracias a los orbitadores marcianos y a los rovers que se pasean por su superficie, los científicos han obtenido muchos datos mineralógicos sobre el planeta rojo. Con esta información se ha analizado cómo ha podido cambiar la química de Marte a través del tiempo, llegándose a la conclusión de que la química del planeta en la era Noéica era similar a la terrestre actual, con grandes cantidades de agua. Las rocas, en presencia de agua, constituyeron minerales de arcilla. Pero con el paso del tiempo, la química cambio generándose posteriormente minerales de sulfatos en un ambiente más seco. Spirit aterrizó sobre rocas datadas en la era Hespérica. Y Opportunity ha estudiado rocas que datan del final de la era Noéica. Ambos rovers encontraron rocas que se habían formado en ambientes ácidos, encontrando Opportunity rocas con minerales de arcilla. Curiosity tiene como misión actual el estudio de las rocas que cubren la transición entre la formación de rocas arcillosas a las que contienen sulfatos.

Curiosity