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Una región del norte de Marte llamada Arabia Terra experimentó miles de "súper erupciones", las erupciones volcánicas más grandes conocidas, durante un período de 500 millones de años.
Algunos volcanes pueden producir erupciones tan poderosas que liberan océanos de polvo y gases tóxicos en el aire, bloqueando la luz solar y cambiando el clima de un planeta durante décadas. Al estudiar la topografía y la composición mineral de una parte de la región de Arabia Terra en el norte de Marte, científicos de la NASA encontraron recientemente evidencia de miles de tales erupciones, o "súper erupciones", que son las explosiones volcánicas más violentas conocidas.
Lanzando vapor de agua, dióxido de carbono y dióxido de azufre al aire, estas explosiones atravesaron la superficie marciana durante un período de 500 millones de años, hace unos 4.000 millones de años. Los científicos informaron esta estimación en un artículo publicado en la revista Geophysical Research Letters.
"Cada una de estas erupciones habría tenido un impacto climático significativo; tal vez el gas liberado hizo que la atmósfera se volviera más gruesa o bloqueara el Sol y enfriara la atmósfera", dijo en un comunicado de la NASA Patrick Whelley, geólogo del Centro de Vuelo Espacial Goddard en Greenbelt, Maryland, quien dirigió el análisis de Arabia Terra. "Los modeladores del clima marciano tendrán que trabajar un poco para tratar de comprender el impacto de los volcanes".
Después de hacer estallar el equivalente a 400 millones de piscinas olímpicas de roca fundida y gas a través de la superficie y esparcir una gruesa capa de ceniza hasta miles de kilómetros del lugar de la erupción, un volcán de esta magnitud colapsa en un agujero gigante llamado caldera. Las calderas, que también existen en la Tierra, pueden tener decenas de millas de ancho. Siete calderas en Arabia Terra fueron los primeros indicios de que la región pudo haber albergado volcanes capaces de súper erupciones.
Una vez que se pensó que eran depresiones dejadas por impactos de asteroides en la superficie marciana hace miles de millones de años, los científicos propusieron por primera vez en un estudio de 2013 que estas cuencas eran calderas volcánicas. Notaron que no eran perfectamente redondos como cráteres, y tenían algunos signos de colapso, como pisos muy profundos y bancos de roca cerca de las paredes.
"Leímos ese documento y estábamos interesados en hacer un seguimiento, pero en lugar de buscar los volcanes en sí mismos, buscamos la ceniza, porque no se puede ocultar esa evidencia", dijo Whelley.
Whelley y sus colegas tuvieron la idea de buscar evidencia de cenizas después de conocer a Alexandra Matiella Novak, vulcanóloga del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland. Matiella Novak ya había estado usando datos del Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA para encontrar cenizas en otros lugares de Marte, por lo que se asoció con Whelley y su equipo para buscar específicamente en Arabia Terra.
El análisis del equipo siguió el trabajo de otros científicos que sugirieron anteriormente que los minerales en la superficie de Arabia Terra eran de origen volcánico.
El equipo utilizó imágenes del espectrómetro de imágenes de reconocimiento compacto de MRO para Marte para identificar los minerales en la superficie. Mirando en las paredes de los cañones y cráteres de cientos a miles de millas de las calderas, donde la ceniza habría sido transportada por el viento, identificaron minerales volcánicos convertidos en arcilla por el agua, incluyendo montmorillonita, imogolita y alofano. Luego, utilizando imágenes de cámaras MRO, el equipo elaboró mapas topográficos tridimensionales de Arabia Terra.
Al colocar los datos minerales sobre los mapas topográficos de los cañones y cráteres analizados, los investigadores pudieron ver en los depósitos ricos en minerales que las capas de ceniza estaban muy bien conservadas; en lugar de mezclarse con los vientos y el agua, la ceniza se colocó en capas de la misma forma que habría sido cuando estuviera fresco.
"Fue entonces cuando me di cuenta de que esto no es una casualidad, es una señal real", dijo Jacob Richardson, un geólogo de NASA Goddard que trabajó con Whelley y Novak. "De hecho, estamos viendo lo que se predijo y ese fue el momento más emocionante para mí".
Los mismos científicos que identificaron originalmente las calderas en 2013 también calcularon cuánto material habría explotado de los volcanes, en función del volumen de cada caldera. Esta información permitió a Whelley y sus colegas calcular el número de erupciones necesarias para producir el espesor de ceniza que encontraron. Resultó que hubo miles de erupciones, dijo Whelley.
Una pregunta pendiente es cómo un planeta puede tener solo un tipo de volcán ensuciando una región. En la Tierra, los volcanes capaces de súper erupciones, la más reciente hace 76.000 años en Sumatra, Indonesia, están dispersos por todo el mundo y existen en las mismas áreas que otros tipos de volcanes. Marte también tiene muchos otros tipos de volcanes, incluido el volcán más grande del sistema solar llamado Olympus Mons. Olympus Mons es 100 veces más grande en volumen que el volcán más grande de la Tierra, el Mauna Loa en Hawái, y se lo conoce como un "volcán en escudo", que drena la lava por una montaña de suave pendiente. Arabia Terra hasta ahora tiene la única evidencia de volcanes explosivos en Marte.
Es posible que los volcanes súper eruptivos se concentraran en regiones de la Tierra, pero se hayan erosionado física y químicamente o se hayan movido alrededor del mundo a medida que los continentes se desplazaron debido a la tectónica de placas. Estos tipos de volcanes explosivos también podrían existir en regiones de la luna Io de Júpiter o podrían haberse agrupado en Venus. Cualquiera que sea el caso, Richardson espera que Arabia Terra enseñe a los científicos algo nuevo sobre los procesos geológicos que ayudan a dar forma a planetas y lunas.