Las tierras escalonadas de Marte

Los ciclos climáticos dejan patrones rítmicos en capas de roca del planeta rojo.

El paisaje marciano se nos muestra tan variado como violento, con evidencias de cráteres de impacto, enormes erupciones volcánicas e incluso antiquísimas inundaciones catastróficas.

Sugerencia de deposición rítmica en el lecho rocoso sedimentario dentro del cráter Becquerel en Marte, según los patrones que se observan en esta imagen del MRO. ©NASA/Caltech/University of Arizona

Sin embargo, las recientemente obtenidas imágenes de formaciones rocosas escalonadas sugieren que alguna vez nuestro cercano vecino solar gozó de un patrón bastante regular de ciclos climáticos moderados que persistieron a lo largo de millones de años.

Un grupo de investigadores del Instituto Tecnológico de California (Caltech) examinó imágenes capturadas con la cámara HiRISE del MRO (Mars Reconnaissance Orbiter = Orbitador de Reconocimiento de Marte). Al combinar fotografías tomadas desde diferentes perspectivas, los científicos produjeron imágenes tridimensionales del área del cráter Becquerel que mostraban capas sobre capas de rocas sedimentarias surgidas a la vista por montículos formados por la erosión en el fondo. Las capas que mostraban estos afloramientos tenían la forma de una escalera, y cada escalón era del mismo espesor.

Los investigadores proponen que cada una de estas capas fue formada a lo largo de un período de unos 100 000 años y que fueron producidas por cambios climáticos cíclicos.

Cada conjunto de 10 de estas capas están agrupadas en una unidad mayor que el equipo, liderado por Kevin Lewis de Caltech, calcula que fue depositada a lo largo de un período de un millón de años, y el cráter Becquerel contiene diez de estas unidades mayores.

Ahora bien, un millón de años es la duración de las variaciones periódicas en la inclinación del eje de rotación de Marte, lo que sugiere que las variaciones climáticas provocadas por esta inclinación fueron las generadoras de las capas. Por lo tanto, cada unidad mayor representa los procesos climáticos de cada ciclo de inclinación, el cual periódicamente enfriaba la región ecuatorial y calentaba los polos.

Secuencias de capas cíclicas de rocas sedimentarias expuestas en un cráter innominado de Arabia Terra, en Marte. © Caltech; HiRISE Images, NASA/JPL/University of Arizona)

Según comentó Lewis, “son los mismos cambios que se han encontrado con el paso de las edades de hielo en la Tierra y que también pueden llevar a una sedimentación cíclica”.

La inclinación del eje de nuestro planeta varía entre 22,1º y 24,5º a lo largo de un período de 41 000 años, y esta variación es responsable por la variación estacional del clima porque la porción de la Tierra que apunta hacia el Sol, y que recibe más luz solar a lo largo de un día, cambia gradualmente durante el año. Durante la fase de menor oblicuidad, las regiones polares se ven menos sujetas a las variaciones estacionales, lo que lleva a períodos de glaciación.

Por su lado, la inclinación del eje marciano varía en decenas de grados a lo largo de un ciclo de 100 000 años, lo que genera unas diferencias aún más impresionantes. Cuando la oblicuidad es baja, los polos son los lugares más fríos del planeta y el Sol se encuentra cerca del ecuador en todo momento. Esto haría que los volátiles atmosféricos, tales como el agua y el dióxido de carbono migraran hacia los polos, donde se estacionarían en forma de hielo.

Cuando la oblicuidad es mayor, los polos reciben más luz solar, y esos materiales emigrarían, lo que afecta el “presupuesto” de volátiles. Con el dióxido de carbono alejándose de los polos, aumentaría la presión atmosférica, lo que podría provocar una diferencia en la capacidad de los vientos para transportar y depositar la arena, según dijo Oded Aharonson, profesor de ciencias planetarias y miembro del equipo. Este efecto podría cambiar la tasa de deposición de capas, tal como lo observado en los cuatro cráteres.

Otro efecto podría ser un cambio en la estabilidad del agua superficial, lo que alteraría la forma en que se unen y cementan entre sí los gránulos de arena cuando forman las capas de rocas.

“Todo el sistema climático sería diferente”, agrega Aharonson.

Rocas sedimentarias en las cuales vemos una serie de capas con un espesor aproximadamente similar. © NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

En el caso de las rocas, cada capa ha sido erosionada en forma escalonada, en una topografía donde el material más resistente se encuentra sobre material menos resistente a la erosión, según explica Lewis.

Algún cambio medioambiental periódico parece haber afectado la capacidad de resistencia de cada sedimento, quizás por causa del tamaño de las partículas de arena o limo que fueron depositadas por el viento, o tal vez por la forma en que esas partículas se cementaron entre sí después de la deposición. Algunas de las capas individuales tienen menos de un metro de espesor.

Las capas de espesor similar se repiten centenares de veces en rocas expuestas dentro de cuatro cráteres de la región de Arabia Terra, uno de los cuales es el de Becquerel donde el patrón de unidades de 10 capas se repite al menos diez veces, los que podrían corresponderse con los patrones de cambio de la inclinación del eje de rotación de Marte.

Comúnmente, los geólogos encuentran “ritmos” o patrones repetitivos en capas sedimentarias terrestres. Algunos de estos ritmos son el resultado de ciclos anuales, o de mareas, o de inundaciones que no tienen por qué ser periódicas, pero el tema de ciclos astronómicos de mayor duración ha estado en debate. Una forma de establecer su existencia es demostrar que los ciclos astronómicos pueden dejar su marca en sedimentos en forma de conjuntos repetitivos de cinco capas en el lecho de rocas de nuestro planeta que coincidan con dos variaciones cíclicas de relación 5 a 1 conocidas en la órbita terrestre.

En el caso marciano, Lewis y sus colegas hallaron algo así. “Nuestros descubrimientos sugieren que fueron ciclos de cambio climático los que produjeron los patrones registrados en las capas rocosas de Marte, y que posiblemente fueron el resultado de variaciones similares en su órbita”, dijo. “Marte tiene una relación de 10 a 1 en los ciclos de cambios de inclinación. Claramente, vemos una relación de 10 a 1 en estos depósitos sedimentarios. Es algo así como intentar identificar una canción: resulta más fácil si hay muchos instrumentos que suenan en partes diferentes que en el caso de que haya un único ritmo”.

Además de tener un ritmo de diez golpes en lugar del patrón terrestre de cinco, Marte posee características que lo convierten en un buen laboratorio para el estudio de cómo los ciclos astronómicos afectan al clima. La inclinación del eje marciano varía mucho más que la del terrestre porque la relativamente grande Luna proporciona un efecto estabilizador. Además, a lo largo de la mayor parte de su historia, Marte ha carecido de océanos y de una atmósfera espesa que, como la de la Tierra, moderaran los efectos de las variaciones orbitales y que agregaran sus propios patrones cíclicos.

“Este estudio nos ofrece indicios de como operaba el antiguo clima marciano, y nos muestra un medioambiente más predecible y regular de lo que se podría suponer por otros rasgos geológicos que indican inundaciones catastróficas, erupciones volcánicas y eventos de impacto”, agrega Lewis. “Se necesitará más trabajo para comprender en su totalidad la información contenida en estos archivos geológicos naturales”.

“Para mí, una de las cosas interesantes de este proyecto es que pudimos utilizar en Marte técnicas que son cosa común en los estudios de estratigrafía en la Tierra”, dice Aharonson. “Utilizamos una cámara de alta resolución en órbita alrededor de Marte y un procesamiento estereográfico en lugar de la brújula de Brunton y la mesa de mapas del geólogo, y pudimos derivar la misma información cuantitativa en la misma escala. Esto permitió llegar a conclusiones que tienen un significado cualitativo similar al que buscamos en nuestro planeta”.

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Fuentes utilizadas:
- Universe Today
- JPL
- Caltech
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