El Bombardeo Pesado Tardío trajo océanos de agua al antiguo Marte, según una nueva investigación

Marte fue bombardeado por agua y asteroides ricos en carbono en su infancia, generando océanos de agua y compuestos orgánicos necesarios para la vida. 
Detlev Vans Ravenswaay/Fuente científica.

Marte parece en gran parte desecado hoy, pero hace mucho tiempo tenía océanos llenos de agua entregada por asteroides durante el período de Bombardeo Intenso Tardío, informa una nueva investigación.

Durante ese tiempo tumultuoso en la historia del Sistema Solar hace unos 4.100 a 3.800 millones de años, un intenso aluvión de asteroides primordiales llamados condritas se estrelló contra Marte.

Usando una medida llamada capa equivalente global (Global Equivalent Layer, GEL), los hallazgos concluyen que si toda el agua de las condritas estuviera en forma líquida y estuviera descansando sobre la superficie del planeta y no atrapada dentro de la corteza o el hielo polar, llenaría un océano global de aproximadamente 300 metros (casi 1,000 pies) de profundidad.

Además, dijo Martin Bizzarro, del Centro para la Formación de Estrellas y Planetas de la Universidad de Copenhague y coautor del nuevo artículo, «nuestro estudio es el primero en establecer firmemente que las moléculas orgánicas relevantes para la vida deben haber estado presentes en la evolución temprana del planeta junto con el agua.” 

Esto se debe a que las condritas que contienen carbono contienen elementos prebióticos esenciales para la vida.

Que los asteroides trajeron agua (y materia orgánica) a Marte y otros planetas durante el Bombardeo no es nuevo. Pero cuantificar la cantidad y encontrar una entrega de agua tan grande podría cambiar parte del debate de larga data sobre el Marte primitivo y el agua.

Un espécimen del meteorito Murchison en el Museo Nacional de Historia Natural de Washington. Entre los meteoritos más estudiados del mundo, se encuentra una condrita carbonácea de Marte que aterrizó como meteorito en Australia en 1969. Contiene aproximadamente un 12 por ciento de agua y es el tipo de asteroide fragmentado originario del Sistema Solar Exterior que podría haber entregado cantidades masivas de agua a Marte, y también a la Tierra. Crédito: Wikipedia Commons.

Como se describe en el nuevo artículo de Science Advances, la opinión de consenso sobre el agua de Marte ha sido que gran parte provino de la desgasificación del manto del planeta a medida que se enfriaba y se formaba la corteza.

Pero el autor principal Ke Zhu de la Université de Paris, Institut de Physique du Globe de Paris y sus colegas informan que una cantidad sustancial de agua provino de las condritas carbonáceas del Sistema Solar Exterior. Las condritas son asteroides primordiales y generalmente contienen agua. Los asteroides del Sistema Solar Interior son generalmente pobres en agua porque su proximidad al Sol conduce a una desecación significativa.

Zhu y sus colegas llegaron a esta conclusión después de estudiar fragmentos catapultados desde la superficie de Marte después de los impactos de asteroides que luego se dirigieron a la Tierra en forma de meteoritos.

Los investigadores estudiaron 31 de ellos, buscando más específicamente huellas dactilares isotópicas de cromo. El cromo-54 no se encuentra naturalmente en Marte, por lo que su presencia en muestras de la corteza de Marte indica que la superficie fue golpeada por material de otro lugar.

Los investigadores encontraron suficiente material para estimar cuántos de los meteoritos se habían estrellado contra Marte. Y eso, señalan, también les permitió estimar cuánta agua se llevó al planeta.

Si las condritas tuvieran solo un 10 por ciento de agua, escribieron, las rocas todavía habrían transportado suficiente agua para equiparar el equivalente global a más de 1,000 pies (305 metros) en Marte.

Según un comunicado del periódico, la fuente potencial de agua de los asteroides estaba mal restringida antes de este trabajo y el volumen plausible de agua entregada al Marte primitivo era esencialmente desconocido.

El documento es el trabajo de científicos del Centro de Formación de Estrellas y Planetas de la Universidad de Copenhague, en colaboración con colegas de la Universidad de París, ETH Zürich y la Universidad de Berna.

Un artículo publicado en Octubre presentó evidencia de una costa de aproximadamente 3.500 millones de años con una acumulación sedimentaria sustancial, de al menos 900 m de espesor, que cubría cientos de miles de kilómetros cuadrados. Los autores lo describieron como evidencia de un océano del norte. 
Crédito: Benjamín Cárdenas / Penn State.

Los hallazgos sobre la cantidad potencialmente enorme de agua que fue enviada a Marte a través de un asteroide inevitablemente plantea preguntas sobre la existencia del tan debatido «océano del norte».

La mitad norte de Marte es sustancialmente más baja que las tierras altas del sur y eso ha dado lugar a muchas teorías sobre cómo y cuándo el norte se cubrió con agua oceánica.

El debate va y viene, y más recientemente, un equipo de Penn State publicó un artículo en el ‘Journal of Geophysical Research: Planets que utilizó datos topográficos disponibles de los satélites en órbita de Marte para argumentar a favor del océano.

Escribieron que habían encontrado una costa sustancial en la intersección de las tierras bajas del norte y las tierras altas del sur, y argumentaron que se había formado cuando estaba presente un océano del norte. El equipo de investigación pudo mostrar evidencia definitiva de una costa de aproximadamente 3.500 millones de años con una acumulación sedimentaria sustancial, de al menos 3.000 pies (900 metros) de espesor, que cubría cientos de miles de millas cuadradas.

«Según estos hallazgos, sabemos que tuvo que haber un período en el que la temperatura era lo suficientemente cálida y la atmósfera era lo suficientemente espesa como para soportar esta cantidad de agua líquida al mismo tiempo», dijo Benjamin Cardenas, Profesor Asistente de Geociencias en Penn State y autor líder del estudio.

“Lo que inmediatamente viene a la mente como uno de los puntos más significativos aquí es que la existencia de un océano de este tamaño significa un mayor potencial para la vida”, dijo.

Le pregunté a Martin Bizzarro si los hallazgos de su equipo de 1000 equivalentes globales de agua en los primeros asteroides de Marte se suman al debate sobre el océano norte y escribió que los 1000 pies (305 metros) «son solo un medio para informar la cantidad de agua en Marte». Y sí, “podría representar un océano más profundo restringido al hemisferio norte”.

El Cinturón de Kuiper se extiende hacia afuera desde la órbita de Neptuno. La región es vasta y es donde se forman muchos cometas, así como asteroides del «Sistema Solar Exterior» con hielo de agua o minerales hidratados en ellos. 
Crédito: NASA y A. Feild (STScI)
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El Bombardeo Pesado Tardío es una teoría y, aunque ampliamente aceptada, sigue siendo difícil de probar de manera concluyente.

En general, se cree que fue causado por las migraciones de los planetas más grandes del Sistema Solar, Júpiter y Saturno, y los cambios orbitales resultantes en millones y millones de asteroides y cometas del Sistema Solar Exterior.

La evidencia del bombardeo pesado tardío proviene de muestras de rocas de cráteres lunares traídas por los astronautas del Apolo. La datación isotópica mostró que las rocas se fundieron por última vez durante eventos de impacto en un intervalo de tiempo bastante estrecho (hace 4100 a 3800 millones de años), lo que sugiere que una gran proporción de cráteres se formaron durante este período.

Lo que se llama el modelo de Niza, popular entre los científicos planetarios, postula que los planetas gigantes sufrieron una migración orbital durante ese tiempo, dispersando objetos del Cinturón de  Asteroides, el Cinturón de Kuiper, o ambos, en órbitas excéntricas y en el camino de los planetas terrestres.

La principal evidencia de un cataclismo lunar proviene de las edades radiométricas de las rocas fundidas por impacto recolectadas en la Luna. Se cree que la mayoría de estos fundidos de impacto se formaron durante la colisión de asteroides o cometas de decenas de kilómetros de diámetro, formando cráteres de impacto de cientos de kilómetros de diámetro. Los sitios de aterrizaje de los Apolo 15, 16 y 17 se eligieron debido a su proximidad a las cuencas que se cree que tienen concentraciones de estas antiguas rocas derretidas.

El aparente agrupamiento de edades de estos fundidos de impacto, entre aproximadamente 3,8 y 4,1 Ga, llevó a la hipótesis de que las edades registran un intenso bombardeo de la Luna y, por extensión, de otros planetas y lunas del Sistema Solar Interior.

Mientras que los mismos asteroides que transportaban agua aterrizaron en la Tierra, Marte, Venus y la Luna, solo la Tierra ha tenido una atmósfera espesa protegida por un fuerte campo magnético que impidió que el agua y sus componentes se escaparan a la atmósfera.

Siguiendo esta línea de pensamiento, el Marte primitivo podría haber tenido océanos debido a su atmósfera más espesa, pero finalmente perdió gran parte de su agua en el espacio a medida que la atmósfera y el campo magnético se disiparon. Y dado que la Luna nunca ha tenido más que una atmósfera muy delgada, nunca tuvo océanos de agua.

Fuente: Many Worlds.

Artículo original:The Late Heavy Bombardment Brought Oceans of Water to Ancient Mars, New Research Says‘. Marc Kaufman. Nov. 17, 2022.

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