Hallaron una zona volcánica en Marte del tamaño de Europa

La mayor parte de la actividad volcánica y tectónica de Marte se produjo durante sus primeros 1.500 millones de años, pero ahora se le valora como geodinámicamente inerte. Sin embargo, un nuevo estudio ha identificado lo que se considera una pluma de manto activa.

El estudio que publica Nature y encabeza la Universidad de Arizona (Estados Unidos) apunta a que dicha pluma de manto, de unos 4.000 kilómetros de diámetro estaría bajo la Elysium Planitia, en el norte del planeta, la cual empuja la corteza hacia arriba y lleva magma caliente a la superficie.

Esa pluma podría explicar la baja pero constante actividad sísmica, recientemente detectada por el módulo de aterrizaje InSight de la NASA que lleva en Marte desde 2018 y explora una zona denominada Cerberus Fossae.

Es precisamente en esa región donde estaba el volcán más reciente del planeta hace 53.000 años y los autores estiman que allí está también el centro de la pluma.

El equipo encabezado por Adrien Broquet y Jeffrey Andrews–Hanna analizó la topografía, la gravedad y la geología de la región de Elysium Planitia.

A través del uso de modelos geofísicos, encontraron pruebas de que toda la zona se asienta sobre una pluma del manto de material caliente de entre 95 y 285 grados kelvin, más caliente que sus alrededores.

“Nuestro estudio presenta múltiples líneas de evidencia que revelan la presencia de una pluma de manto activa gigante en el Marte actual”, dijo Broquet, investigador asociado postdoctoral en el Laboratorio Planetario y Lunar (LPL) de la Universidad de Arizona.

Las plumas del manto son grandes bolsas de roca cálida y flotante que se elevan desde las profundidades de un planeta y atraviesan su capa intermedia, el manto, para llegar a la base de su corteza, lo que provoca terremotos, fallas y erupciones volcánicas. La cadena de islas de Hawái, por ejemplo, se formó cuando la placa del Pacífico se desplazó lentamente sobre una pluma del manto.

“Tenemos pruebas sólidas de que las plumas del manto están activas en la Tierra y Venus, pero esto no se espera en un mundo pequeño y supuestamente frío como Marte”, dijo Andrews-Hanna. “Marte estuvo más activo hace 3 o 4 mil millones de años, y la opinión predominante es que el planeta está esencialmente muerto hoy”.

“Una enorme cantidad de actividad volcánica al principio de la historia del planeta construyó los volcanes más altos del sistema solar y cubrió la mayor parte del hemisferio norte con depósitos volcánicos”, dijo Broquet. “La poca actividad que ha ocurrido en la historia reciente generalmente se atribuye a procesos pasivos en un planeta que se está enfriando”.

Los investigadores se sintieron atraídos por una sorprendente cantidad de actividad en una región de Marte, por lo demás anodina, llamada Elysium Planitia, una llanura dentro de las tierras bajas del norte de Marte, cerca del ecuador. A diferencia de otras regiones volcánicas de Marte, que no han experimentado una gran actividad durante miles de millones de años, Elysium Planitia experimentó grandes erupciones en los últimos 200 millones de años.

“El trabajo anterior de nuestro grupo encontró evidencia en Elysium Planitia de la erupción volcánica más joven conocida en Marte”, dijo Andrews-Hanna. “Creó una pequeña explosión de ceniza volcánica hace unos 53.000 años, que en tiempo geológico es esencialmente ayer”.

El vulcanismo en Elysium Planitia se origina en Cerberus Fossae, un conjunto de fisuras jóvenes que se extienden por más de 800 millas a través de la superficie marciana. Recientemente, el equipo de la misión InSightde la NASA descubrió que casi todos los terremotos marcianos emanan de esta región. Aunque esta joven actividad volcánica y tectónica había sido documentada, la causa subyacente seguía siendo desconocida.

En la Tierra, el vulcanismo y los terremotos tienden a estar asociados con las plumas del manto o con la tectónica de placas, el ciclo global de continentes a la deriva que continuamente recicla la corteza.

“Sabemos que Marte no tiene placas tectónicas, por lo que investigamos si la actividad que vemos en la región de Cerberus Fossae podría ser el resultado de una pluma del manto”, dijo Broquet.

Las plumas del manto, que pueden considerarse análogas a gotas calientes de cera que se elevan en lámparas de lava, dan testimonio de su presencia en la Tierra a través de una secuencia clásica de eventos. El material cálido del penacho empuja contra la superficie, elevando y estirando la corteza. La roca fundida del penacho entra en erupción como basaltos de inundación que crean vastas llanuras volcánicas.

Cuando el equipo estudió las características de Elysium Planitia, encontraron evidencia de la misma secuencia de eventos en Marte. La superficie se ha elevado más de una milla, lo que la convierte en una de las regiones más altas de las vastas tierras bajas del norte de Marte. Los análisis de variaciones sutiles en el campo de gravedad indicaron que este levantamiento se sostiene desde las profundidades del planeta, lo que es consistente con la presencia de una pluma de manto.

Otras mediciones mostraron que el piso de los cráteres de impacto está inclinado en la dirección de la columna, lo que respalda aún más la idea de que algo empujó la superficie hacia arriba después de que se formaron los cráteres. Finalmente, cuando los investigadores aplicaron un modelo tectónico al área, encontraron que la presencia de un penacho gigante, de 3.700 kilómetros de ancho, era la única forma de explicar la extensión responsable de la formación de Cerberus Fossae.

“En términos de lo que espera ver con una pluma de manto activa, Elysium Planitia está marcando todas las casillas correctas”, dijo Broquet, y agregó que el hallazgo plantea un desafío para los modelos utilizados por los científicos planetarios para estudiar la evolución térmica de los planetas. “Este penacho del manto ha afectado un área de Marte aproximadamente equivalente a la de los Estados Unidos continentales. Los estudios futuros tendrán que encontrar una manera de explicar un penacho del manto muy grande que no se esperaba que estuviera allí”.

“Solíamos pensar que InSight aterrizó en una de las regiones geológicamente más aburridas de Marte, una bonita superficie plana que debería ser más o menos representativa de las tierras bajas del planeta”, agregó Broquet. “En cambio, nuestro estudio demuestra que InSight aterrizó justo encima de una cabeza de pluma activa”.

Al igual que en la Tierra, la presencia de una pluma activa impulsa la actividad geológica local sostenida, incluidos los martemotos detectados por InSight, y es la causa de la lenta apertura de la corteza bajo las fosas Cerberus.

Estos hallazgos podrían indicar que Marte es el tercer cuerpo del sistema solar interior, después de la Tierra y Venus, con plumas del manto actualmente activas.