Desvelan los misterios del casquete helado del norte de Marte tras 40 años de incertidumbre

Dos equipos de investigadores estadounidenses plantean esta semana en Nature cómo se pudieron originar por diversos procesos de deposición dos curiosas formaciones del casquete de hielo del norte de Marte, algo que intrigaba a los científicos desde hace 40 años. Se trata de una serie de depresiones dispuestas en espiral y de una fosa mayor que el Gran Cañón, la Chasma Boreale. El estudio ofrece nuevas evidencias sobre el cambio climático en el Planeta Rojo.

Depresiones en espiral del casquete polar del norte de Marte, fragmentado por "el gran cañón" Chasma Boreale. Imagen: NASA/GSFC.

Los científicos llevaban cuatro décadas tratando de explicar los “molinillos” de las depresiones espirales que aparecen en los depósitos estratificados del casquete helado del norte de Marte, así como las fuerzas responsables de la Chasma Boreale, un profundo cañón que divide estos depósitos. Esta semana dos equipos de investigadores publican en Nature los posibles modelos gracias a los datos aportados por dos radares en órbita capaces de cartografiar la profundidad de los depósitos estratificados. Hasta ahora no se había podido escudriñar bajo la superficie.

El equipo formado por Isaac Smith y John Holt de la Universidad de Texas (EEUU) concluyen que la base de la estructura interna de las depresiones u hoyas en espiral se han formado por una combinación de depósitos de materiales más las fuerzas del viento y el Sol, que las han ido esculpiendo. Tras su formación y durante los últimos 2,5 millones de años, parece ser que dichas hoyas se desplazaron hacia los polos y ganaron 600 metros de elevación.

Por su parte, el segundo grupo, liderado también por John Holt, se sirve de los datos de la sonda Mars Reconnaissance Orbiter para mostrar que los procesos de deposición a largo plazo y gran escala son los que han producido la mayor anomalía geomorfológica de la capa de hielo polar de Marte, la Chasma Boreale, más que por eventos catastróficos, de flujo del hielo o por erosión focalizada.

En la Tierra es principalmente el flujo del hielo el que da forma a las grandes capas de hielo, pero en Marte, según estas últimas investigaciones, son otras fuerzas las que han modelado y continúan dando forma a los casquetes de hielo polares. El del polo norte marciano es un conjunto de capas de hielo y polvo con un grosor conjunto de hasta tres kilómetros, que cubre un área algo mayor que la de Texas. Mediante el análisis informático de los datos del radar, los científicos pueden separar y retirar los estratos como si fuesen las capas de una cebolla, para ver cómo evolucionó el casquete de hielo a lo largo del tiempo.

El Gran Cañón marciano

Uno de los rasgos más distintivos del manto de hielo del hemisferio norte es la Chasma Boreale, un cañón de longitud similar a la del Gran Cañón, pero de mayor anchura y profundidad. Algunos científicos han sugerido que la Chasma Boreale apareció cuando los estratos inferiores del manto de hielo se fundieron por calor de origen volcánico, lo que desencadenó una inundación catastrófica. Otros han defendido la tesis de que los fuertes vientos polares, denominados “catabáticos”, son los responsables de esculpir el cañón a partir de una cúpula de hielo.

Las otras misteriosas estructuras son las hoyas dispuestas en espiral, que se extienden desde el centro del manto de hielo, como un gigantesco molinillo. Desde su descubrimiento en 1972, los científicos han propuesto varias hipótesis para explicar su formación. Una de ellas sugería que, a medida que el planeta gira sobre sí mismo, el hielo cercano a los polos se mueve más lento que el situado a mayor distancia de los polos, lo que provoca la aparición de grietas en el hielo semifluido. Otra hipótesis empleaba un elaborado modelo matemático para plantear cómo la mayor cantidad de energía solar recibida en ciertas áreas y la conducción lateral del calor podrían causar que las depresiones adoptasen esta disposición.

La fuerza del viento

Pero ahora se desvela que es el viento el elemento que, primordialmente, ha creado y dado forma tanto a las hoyas en espiral como a la Chasma Boreale. No se trata de accidentes geográficos surgidos recientemente en el manto de hielo, sino que se formaron a lo largo de millones de años, a medida que el propio manto helado iba creciendo. Al influir en los patrones del viento, la topografía subyacente de los estratos de hielo más antiguos controlaba dónde y cómo se desarrollaban estos rasgos.

Hasta ahora se creía que el manto de hielo del polo norte de Marte estaba compuesto por multitud de estratos relativamente planos, como una tarta de galletas, y que almacenarían algún tipo de información sobre el clima, limitada a los datos que se podrían obtener del grosor y el contenido en polvo de las capas. Sin embargo, este trabajo pone de relieve muchos rasgos complejos, como estratos cuyo grosor y orientación cambian o que desaparecen abruptamente en ciertos lugares, lo que los convierte en una “mina de oro” para la información sobre el clima.

"Nadie se dio cuenta de que los estratos presentaban estructuras tan complejas", dice Holt, autor principal del trabajo dedicado a la Chasma Boreale. "Los estratos registran la historia de la acumulación de hielo, la erosión y el transporte del viento. A partir de ahí, podemos reconstruir la historia climática con mucho mayor detalle del que nadie esperaba".

Howard tenía razón

Los resultados de las depresiones espirales retoman una antigua explicación, que había dejado de gozar del favor de parte de la comunidad científica dedicada al estudio de Marte. Alan Howard, un investigador de la Universidad de Virginia (EEUU) propuso justamente un proceso así en 1982, basándose solamente en imágenes de la superficie obtenidas por la misión Viking.

"Solamente disponía de imágenes de la Viking, con una resolución relativamente pobre", explica Isaac Smith, estudiante de doctorado y autor principal del trabajo dedicado a las hoyas en espiral (Holt es aquí el segundo autor). "Muchos propusieron otras hipótesis, que indicaban que Howard estaba equivocado, pero si nos fijamos en una sección transversal hipotética de su trabajo, tiene casi el mismo aspecto que lo que vemos en los datos del radar".

¿Por qué esa forma en espiral de las hoyas? En primer lugar, los vientos catabáticos tienen su origen en aire denso, relativamente frío, que desciende de los polos y pasa sobre el manto de hielo antes de alejarse. Por otra parte, al descender, se ven afectados y desviados por la fuerza de Coriolis, causada por la rotación del planeta en el espacio. En la Tierra ésta es la causa de que los huracanes giren en sentidos opuestos en los distintos hemisferios. Esta fuerza hace girar a los vientos, así como a las hoyas o canales que forman, hasta adoptar disposiciones en espiral.

Todos estos descubrimientos han sido posibles gracias a un nuevo instrumento, el radar Shallow Radar (SHARAD), en el que también participa Holt. Se habían usado instrumentos similares con aeronaves en la Antártida y Groenlandia, pero antes de emplearlo en Marte, algunos científicos eran escépticos sobre si podría recabar datos útiles desde la órbita.

"Estos rasgos anómalos carecían de una explicación durante 40 años porque no éramos capaces de ver qué había bajo la superficie", destaca Roberto Seu, líder del equipo encargado del radar SHARAD, “pero es gratificante que finalmente podamos darles una explicación con este nuevo instrumento".

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Referencia bibliográfica:

Isaac B. Smith y John W. Holt - “Onset and migration of spiral troughs on Mars revealed by orbital radar”; y J. W. Holt, K. E. Fishbaugh, S. Byrne, S. Christian, K. Tanaka, P. S. Russell, K. E. Herkenhoff, A. Safaeinili, N. E. Putzig y R. J. Phillips – “The construction of Chasma Boreale on Mars”. Nature 465, 27 de mayo de 2010. Doi:10.1038/nature09049 y doi:10.1038/nature09050.

Fuente: SINC