O manto de Marte pode ser mais complicado do que se pensava anteriormente. Em um novo estudo publicado hoje na revista afiliada da Nature Relatórios Científicos , pesquisadores da LSU documentam mudanças geoquímicas ao longo do tempo nos fluxos de lava de Elysium, uma importante província vulcânica marciana.

O pesquisador graduado em Geologia e Geofísica da LSU David Susko conduziu o estudo com colegas da LSU, incluindo seu conselheiro Suniti Karunatillake, a Universidade de Rahuna no Sri Lanka, o Instituto SETI, Instituto de Tecnologia da Geórgia, NASA Ames, e o Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie na França.

Eles descobriram que a química incomum dos fluxos de lava ao redor do Elysium é consistente com os processos magmáticos primários, como um manto heterogêneo sob a superfície de Marte ou o peso da montanha vulcânica que cobre as camadas, causando o derretimento de diferentes camadas do manto em diferentes temperaturas à medida que sobem à superfície ao longo do tempo.

Elysium é um complexo vulcânico gigante em Marte, o segundo maior atrás de Olympic Mons. Para escala, atinge o dobro da altura do Monte Everest da Terra, ou aproximadamente 16 quilômetros. Geologicamente, Contudo, Elysium é mais como as montanhas Tibesti da Terra no Chade, o Emi Koussi em particular, do que o Everest. Esta comparação é baseada em imagens da região da Mars Orbiter Camera, ou MOC, a bordo do Mars Global Surveyor, ou MGS, Missão.

Elysium também é único entre os vulcões marcianos. Está isolado nas planícies do norte do planeta, enquanto a maioria dos outros complexos vulcânicos em Marte se aglomeram nas antigas terras altas do sul. Elysium também tem manchas de fluxos de lava que são notavelmente jovens para um planeta frequentemente considerado geologicamente silencioso.

"A maioria das características vulcânicas que observamos em Marte está na faixa de 3 a 4 bilhões de anos, "Susko disse." Existem algumas manchas de fluxos de lava no Elysium que estimamos ter de 3 a 4 milhões de anos, portanto, três ordens de magnitude mais jovem. Em escalas de tempo geológicas, 3 milhões de anos atrás é como ontem. "

Na verdade, Os vulcões de Elysium, hipoteticamente, ainda podem entrar em erupção, Susko disse, embora mais pesquisas sejam necessárias para confirmar isso. "Pelo menos, ainda não podemos descartar vulcões ativos em Marte, "Susko disse." O que é muito emocionante.

O trabalho de Susko, em particular, revela que a composição dos vulcões em Marte pode evoluir ao longo de sua história eruptiva. Em uma pesquisa anterior liderada por Karunatillake, professor assistente no Departamento de Geologia e Geofísica da LSU, pesquisadores do Laboratório de Ciências Planetárias da LSU, ou PSL, descobriram que regiões específicas de Elysium e a subsuperfície rasa de Marte são geoquimicamente anômalas, estranho mesmo em relação a outras regiões vulcânicas em Marte. Eles estão esgotados nos elementos radioativos tório e potássio. Elysium é uma das duas únicas províncias ígneas em Marte onde os pesquisadores encontraram níveis tão baixos desses elementos até agora.

"Porque o tório e o potássio são radioativos, são algumas das assinaturas geoquímicas mais confiáveis ​​que temos em Marte, "Susko disse." Eles agem como faróis emitindo seus próprios fótons gama. Esses elementos também costumam se acoplar em ambientes vulcânicos na Terra. "

Em seu novo jornal, Susko e seus colegas começaram a juntar as peças da história geológica de Elysium, uma região vulcânica expansiva em Marte caracterizada por uma química estranha. Eles procuraram descobrir por que alguns dos fluxos de lava de Elysium são tão incomuns geoquimicamente, ou por que eles têm níveis tão baixos de tório e potássio. É porque, como outros pesquisadores suspeitaram, geleiras localizadas nesta região há muito alteraram a química da superfície por meio de processos aquosos? Ou é porque esses fluxos de lava surgiram de diferentes partes do manto de Marte do que outras erupções vulcânicas em Marte?

Talvez o manto tenha mudado com o tempo, o que significa que os fluxos de erupções vulcânicas mais recentes diferem quimicamente dos mais antigos. Se então, Susko poderia usar as propriedades geoquímicas de Elysium para estudar como o manto a granel de Marte evoluiu ao longo do tempo geológico, com informações importantes para futuras missões a Marte. Compreender a história evolutiva do manto de Marte pode ajudar os pesquisadores a obter uma melhor compreensão de que tipos de minérios valiosos e outros materiais podem ser encontrados na crosta, bem como se perigos vulcânicos poderiam ameaçar inesperadamente missões humanas a Marte em um futuro próximo. O manto de Marte provavelmente tem uma história muito diferente do manto da Terra porque as placas tectônicas da Terra estão ausentes em Marte, pelo que os pesquisadores sabem. A história do interior do planeta vermelho também permanece um mistério.

Susko e colegas da LSU analisaram dados geoquímicos e morfológicos de superfície de Elysium usando instrumentos a bordo do Mars Odyssey Orbiter (2001) e Mars Reconnaissance Orbiter (2006) da NASA. Eles tiveram que contabilizar a poeira que cobre a superfície de Marte após fortes tempestades de poeira, para ter certeza de que a química do subsolo superficial realmente refletiu o material ígneo de Elysium e não a poeira sobrejacente.

Por meio da contagem de crateras, os pesquisadores encontraram diferenças de idade entre as regiões noroeste e sudeste de Elysium - cerca de 850 milhões de anos de diferença. Eles também descobriram que as regiões sudeste mais jovens são geoquimicamente diferentes das regiões mais antigas, e que essas diferenças de fato se relacionam com processos ígneos, não processos secundários como a interação de água ou gelo com a superfície de Elysium no passado.

"Determinamos que, embora possa ter havido água nesta área no passado, as propriedades geoquímicas no metro superior em toda esta província vulcânica são indicativas de processos ígneos, Susko disse. “Acreditamos que os níveis de tório e potássio aqui foram reduzidos ao longo do tempo por causa das erupções vulcânicas ao longo de bilhões de anos. Os elementos radioativos foram os primeiros a desaparecer nas primeiras erupções. Estamos vendo mudanças na química do manto ao longo do tempo. "

"Sistemas vulcânicos de vida longa com mudanças na composição do magma são comuns na Terra, mas uma história emergente em Marte, "disse James Wray, coautor do estudo e professor associado da Escola de Ciências da Terra e Atmosféricas da Georgia Tech.

Wray liderou um estudo de 2013 que mostrou evidências da evolução do magma em um vulcão marciano diferente, Syrtis Major, na forma de minerais incomuns. Mas esses minerais podem ser originários da superfície de Marte, e são visíveis apenas em vulcões raros sem poeira.

"Na Elysium, estamos realmente vendo a mudança química em massa ao longo do tempo, usando uma técnica que poderia desbloquear a história magmática de muitas outras regiões de Marte, " ele disse.

Susko especula que o próprio peso dos fluxos de lava de Elysium, que constituem uma província vulcânica seis vezes mais alta e quase quatro vezes mais larga do que sua irmã morfológica na Terra, Emi Koussi, fez com que diferentes profundidades do manto de Marte derretessem em diferentes temperaturas. Em diferentes regiões do Elísio, fluxos de lava podem ter vindo de diferentes partes do manto. Vendo diferenças químicas em diferentes regiões do Elysium, Susko e colegas concluíram que o manto de Marte pode ser heterogêneo, com diferentes composições em diferentes áreas, ou que pode ser estratificado abaixo de Elysium.

Geral, As descobertas de Susko indicam que Marte é um corpo muito mais complexo geologicamente do que se pensava originalmente, talvez devido a vários efeitos de carregamento no manto causados ​​pelo peso de vulcões gigantes.

"É mais parecido com a Terra do que com a lua, "Susko disse." A lua está cortada e seca. Muitas vezes falta os minerais secundários que ocorrem na Terra devido ao intemperismo e às interações água ígnea. Por décadas, também é assim que imaginamos Marte, como uma rocha sem vida, cheio de crateras com vários vulcões inativos longos. Tínhamos uma visão muito simples do planeta vermelho. Mas quanto mais olhamos para Marte, quanto menos parecido com a lua ele se torna. Estamos descobrindo mais variedade em tipos de rochas e composições geoquímicas, como visto através da travessia do Curiosity Rover na cratera Gale, e mais potencial para utilização de recursos viáveis ​​e capacidade para sustentar uma população humana em Marte. É muito mais fácil sobreviver em um corpo planetário complexo contendo os produtos minerais de uma geologia complexa do que em um corpo mais simples como a lua ou asteróides. "

Susko planeja continuar esclarecendo os processos geológicos que causam a estranha química encontrada ao redor de Elysium. No futuro, ele vai estudar essas anomalias químicas por meio de simulações computacionais, para determinar se a recriação das pressões no manto de Marte causadas pelo peso de vulcões gigantes poderia afetar o derretimento do manto para produzir o tipo de química observada no Elysium.