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Articulo de referencia

Noeico

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El Noeico es un sistema geológico y un período temprano en el planeta Marte caracterizado por altas tasas de impactos de meteoritos y asteroides y la posible presencia de abundante agua superficial . [ 1 ] La edad absoluta del período Noeico es incierta, pero probablemente corresponde a los períodos lunares Pre-Nectario a Imbriano Temprano [ 2 ] de 4100 a 3700 millones de años atrás, durante el intervalo conocido como el Bombardeo Intenso Tardío . [ 3 ] Muchas de las grandes cuencas de impacto en la Luna y Marte se formaron en este tiempo. El período Noeico es aproximadamente equivalente a los eones Hádico y Arcaico temprano de la Tierra , cuando probablemente surgieron las primeras formas de vida terrestres. [ 4 ]

Los terrenos de la era Noeica en Marte son lugares de aterrizaje ideales para naves espaciales que buscan evidencia fósil de vida . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] Durante el Noeico, la atmósfera de Marte era más densa que la actual, y el clima posiblemente lo suficientemente cálido (al menos episódicamente) como para permitir lluvias. [ 8 ] Había grandes lagos y ríos en el hemisferio sur, [ 9 ] [ 10 ] y un océano pudo haber cubierto las llanuras bajas del norte. [ 11 ] [ 12 ] Se produjo un extenso vulcanismo en la región de Tharsis , acumulando enormes masas de material volcánico (el abultamiento de Tharsis ) y liberando grandes cantidades de gases a la atmósfera. [ 3 ] La meteorización de las rocas superficiales produjo una diversidad de minerales arcillosos ( filosilicatos ) que se formaron bajo condiciones químicas propicias para la vida microbiana . [ 13 ] [ 14 ]

Aunque existe abundante evidencia geológica de agua superficial en los inicios de la historia de Marte, la naturaleza y el momento de las condiciones climáticas bajo las cuales se produjo esa agua son objeto de un intenso debate científico. [ 15 ] Hoy en día, Marte es un desierto frío e hiperárido con una presión atmosférica promedio inferior al 1% de la de la Tierra. El agua líquida es inestable y se congela o se evapora según la estación y la ubicación (véase Agua en Marte ). Conciliar la evidencia geológica de valles fluviales y lagos con los modelos climáticos computacionales del Marte noachiano ha sido un gran desafío. [ 16 ] Los modelos que postulan una atmósfera densa de dióxido de carbono y el consiguiente efecto invernadero tienen dificultades para reproducir las temperaturas medias más altas necesarias para la abundancia de agua líquida. Esto se debe en parte a que Marte recibe menos de la mitad de la radiación solar que la Tierra y a que el sol durante el Noachiano era solo alrededor del 75% de brillante que es hoy. [ 17 ] [ 18 ] En consecuencia, algunos investigadores ahora favorecen un clima general del Noeico que fue "frío y helado" interrumpido por breves excursiones climáticas (de cientos a miles de años) lo suficientemente cálidas como para derretir el hielo superficial y producir las características fluviales que se ven hoy. [ 19 ] Otros investigadores defienden un Marte primitivo semiárido con al menos períodos transitorios de lluvia calentado por una atmósfera de dióxido de carbono e hidrógeno. [ 20 ] Las causas de los períodos de calentamiento siguen sin estar claras, pero pueden deberse a grandes impactos, erupciones volcánicas o forzamiento orbital . En cualquier caso, parece probable que el clima a lo largo del Noeico no fuera uniformemente cálido y húmedo. [ 21 ] En particular, gran parte de la actividad de formación de ríos y lagos parece haber ocurrido en un intervalo relativamente corto al final del Noeico y extendiéndose hasta el Hesperiano temprano . [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]

Descripción y origen del nombre

El Sistema y Período Noachiano recibe su nombre de Noachis Terra (lit. "Tierra de Noé "), una región montañosa con muchos cráteres al oeste de la cuenca de Hellas . El área tipo del Sistema Noachiano se encuentra en el cuadrángulo de Noachis (MC-27) alrededor de 40°S 340°W / 40°S 340°W / -40; -340 . [ 2 ] A gran escala (>100 m), las superficies noachianas son muy montañosas y accidentadas, asemejándose superficialmente a las tierras altas lunares . Los terrenos noachianos consisten en mantos de eyección superpuestos e intercalados de muchos cráteres antiguos. También son comunes los materiales de borde montañoso y la roca del basamento elevada de grandes cuencas de impacto. [ 25 ] (Véase Anseris Mons , por ejemplo). La densidad numérica de grandes cráteres de impacto es muy alta, con aproximadamente 200 cráteres de más de 16  km de diámetro por millón de km² . [ 26 ] Las unidades de la edad de Noé cubren el 45% de la superficie marciana; [ 27 ] ocurren principalmente en las tierras altas del sur del planeta, pero también están presentes en grandes áreas del norte, como en Tempe y Xanthe Terrae, Acheron Fossae y alrededor de la cuenca de Isidis ( Libia Montes ). [ 28 ] [ 29 ]

Pre-NoachianNoachianHesperianAmazonian (Mars)
Periodos de tiempo marcianos (hace millones de años)

Épocas:

Cronología y estratigrafía del período Noeico

Sección transversal esquemática de la imagen de la izquierda. Las unidades de superficie se interpretan como una secuencia de capas ( estratos ), con la más joven en la parte superior y la más antigua en la inferior de acuerdo con la ley de superposición .
Imagen HiRISE que ilustra la superposición , un principio que permite a los geólogos determinar las edades relativas de las unidades superficiales. El flujo de lava de tonalidad oscura se superpone (es más joven que) el terreno de tonalidad clara y con mayor cantidad de cráteres (¿flujo de lava más antiguo?) a la derecha. Los materiales eyectados del cráter en el centro se superponen a ambas unidades, lo que indica que el cráter es la característica más joven de la imagen. (Véase la sección transversal esquemática a la derecha).

Los períodos de tiempo marcianos se basan en el mapeo geológico de unidades de superficie a partir de imágenes de naves espaciales . [ 25 ] [ 30 ] Una unidad de superficie es un terreno con una textura, color, albedo , propiedad espectral o conjunto de formas del relieve distintivas que la distinguen de otras unidades de superficie y es lo suficientemente grande como para mostrarse en un mapa. [ 31 ] Los cartógrafos utilizan un enfoque estratigráfico que se inició a principios de la década de 1960 para estudios fotogeológicos de la Luna . [ 32 ] [ 33 ] Aunque se basa en características de la superficie, una unidad de superficie no es la superficie en sí misma o un grupo de formas del relieve . Es una unidad geológica inferida (por ejemplo, formación ) que representa un cuerpo de roca en forma de lámina, cuña o tabular que se encuentra debajo de la superficie. [ 34 ] [ 35 ] Una unidad de superficie puede ser un depósito de eyección de cráter, un flujo de lava o cualquier superficie que pueda representarse en tres dimensiones como un estrato discreto limitado por encima o por debajo por unidades adyacentes (ilustrado a la derecha). Utilizando principios como la superposición (ilustrada a la izquierda), las relaciones de corte transversal y la relación de la densidad de cráteres de impacto con la edad, los geólogos pueden colocar las unidades en una secuencia de edad relativa de la más antigua a la más joven. Las unidades de edad similar se agrupan globalmente en unidades cronoestratigráficas (o de tiempo más grandes ) , llamadas sistemas . Para Marte, se definen cuatro sistemas: el Pre-Noachiano, el Noachiano, el Hespérico y el Amazónico. Las unidades geológicas que se encuentran debajo (más antiguas que) el Noachiano se designan informalmente como Pre-Noachiano . [ 36 ] El equivalente en tiempo geológico (o geocronológico ) del Sistema Noachiano es el Período Noachiano. Las unidades de roca o de superficie del Sistema Noachiano se formaron o depositaron durante el Período Noachiano.

Sistema vs. Período

Sistema y período no son términos intercambiables en la nomenclatura estratigráfica formal, aunque a menudo se confunden en la literatura popular. Un sistema es una columna estratigráfica idealizada basada en el registro físico de rocas de un área tipo (sección tipo) correlacionada con secciones de rocas de diversas ubicaciones en todo el planeta. [ 38 ] Un sistema está delimitado superior e inferiormente por estratos con características claramente diferentes (en la Tierra, generalmente fósiles guía ) que indican cambios drásticos (a menudo abruptos) en la fauna dominante o las condiciones ambientales. (Véase el límite Cretácico-Paleógeno como ejemplo).

En cualquier lugar, las secciones de roca en un sistema dado tienden a contener huecos ( discordancias ) análogos a páginas faltantes en un libro. En algunos lugares, las rocas del sistema están completamente ausentes debido a la falta de deposición o a la erosión posterior. Por ejemplo, las rocas del Sistema Cretácico están ausentes en gran parte del interior centro-oriental de los Estados Unidos. Sin embargo, el intervalo de tiempo del Cretácico (Período Cretácico) aún ocurrió allí. Por lo tanto, un período geológico representa el intervalo de tiempo durante el cual se depositaron los estratos de un sistema, incluyendo cualquier cantidad de tiempo desconocida presente en los huecos. [ 38 ] Los períodos se miden en años, determinados por datación radiométrica . En Marte, no se dispone de edades radiométricas excepto a partir de meteoritos marcianos cuya procedencia y contexto estratigráfico son desconocidos. En cambio, las edades absolutas en Marte se determinan por la densidad de cráteres de impacto, que depende en gran medida de modelos de formación de cráteres a lo largo del tiempo. [ 39 ] En consecuencia, las fechas de inicio y fin de los períodos marcianos son inciertas, especialmente para el límite Hesperiano/Amazónico, que puede tener un error de un factor de 2 o 3. [ 36 ] [ 40 ]

Contacto geológico de los sistemas Noachiano y Hesperiano. Las llanuras con crestas del Hesperiano (Hr) bordean y cubren las llanuras con cráteres del Noachiano (Npl), más antiguas. Nótese que las llanuras con crestas entierran parcialmente muchos de los antiguos cráteres del Noachiano. La imagen es un mosaico infrarrojo de THEMIS , basado en una fotografía similar de Viking que aparece en Tanaka et al. (1992), Fig. 1a, pág. 352.

Límites y subdivisiones

En muchas áreas del planeta, la parte superior del Sistema Noeico está cubierta por materiales de llanuras con crestas y cráteres más dispersos, interpretados como vastos basaltos de inundación similares en composición a los mares lunares . Estas llanuras con crestas forman la base del Sistema Hesperiano más joven (imagen de la derecha). El límite estratigráfico inferior del Sistema Noeico no está definido formalmente. El sistema fue concebido originalmente para abarcar unidades rocosas que datan de la formación de la corteza hace 4500 millones de años. [ 25 ] Sin embargo, el trabajo de Herbert Frey y sus colegas en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, utilizando datos del Altímetro Láser Orbital de Marte (MOLA), indica que las tierras altas del sur de Marte contienen numerosas cuencas de impacto enterradas (llamadas depresiones cuasicirculares o QCD) que son más antiguas que las superficies visibles de edad noeica y que son anteriores al impacto de Hellas. Sugiere que el impacto de Hellas debería marcar la base del Sistema Noeico. Si Frey tiene razón, entonces gran parte del lecho rocoso en las tierras altas marcianas es de edad pre-noeica, datando de  hace más de 4100 millones de años. [ 41 ]

El Sistema Noachiano se subdivide en tres series cronoestratigráficas : Noachiano Inferior, Noachiano Medio y Noachiano Superior. Las series se basan en referentes o ubicaciones en el planeta donde las unidades superficiales indican un episodio geológico distintivo, reconocible en el tiempo por la edad de los cráteres y la posición estratigráfica. Por ejemplo, el referente para el Noachiano Superior es un área de llanuras intercráteres lisas al este de la cuenca de Argyre . Las llanuras se superponen (son más jóvenes que) el terreno craterizado más accidentado del Noachiano Medio y se encuentran debajo (son más antiguas que) las llanuras menos craterizadas y con crestas de la Serie Hesperiana Inferior. [ 2 ] [ 42 ] Las unidades de tiempo geológico (geocronológicas) correspondientes de las tres series Noachianas son las Épocas Noachiana Temprana, Noachiana Media y Noachiana Tardía . Nótese que una época es una subdivisión de un período; los dos términos no son sinónimos en estratigrafía formal.

Épocas noaicas (hace millones de años) [ 36 ]

Los términos estratigráficos suelen resultar confusos tanto para geólogos como para quienes no lo son. Una forma de aclarar esta dificultad es con el siguiente ejemplo: Es fácil ir a Cincinnati, Ohio , y visitar un afloramiento rocoso en la Serie Ordovícica Superior del Sistema Ordovícico. Incluso se puede encontrar un trilobite fósil allí. Sin embargo, no es posible visitar la Época Ordovícica Tardía del Período Ordovícico y encontrar un trilobite real.

El esquema de nomenclatura estratigráfica formal basado en la Tierra se ha aplicado con éxito a Marte durante varias décadas, pero presenta numerosas deficiencias. Sin duda, este esquema se perfeccionará o se reemplazará a medida que se disponga de más y mejores datos. [ 43 ] (Véase la cronología mineralógica a continuación como ejemplo de una alternativa). Obtener edades radiométricas de muestras de unidades superficiales identificadas es claramente necesario para una comprensión más completa de la historia y la cronología marcianas. [ 44 ]

Marte durante el período Noeico

Recreación artística de un Marte húmedo primitivo. Se muestran características del Hesperiano tardío (canales de desagüe), por lo que no ofrece una imagen exacta de Marte durante el Noachiano, pero su aspecto general desde el espacio pudo haber sido similar. En particular, cabe destacar la presencia de un gran océano en el hemisferio norte (arriba a la izquierda) y un mar que cubría Hellas Planitia (abajo a la derecha).

El período Noeico se distingue de períodos posteriores por altas tasas de impactos, erosión, formación de valles, actividad volcánica y meteorización de rocas superficiales que producen abundantes filosilicatos ( minerales arcillosos ). Estos procesos implican un clima global más húmedo con condiciones cálidas al menos episódicas. [ 3 ]

Cráteres de impacto

El registro de cráteres lunares sugiere que la tasa de impactos en el Sistema Solar Interior  hace 4000 millones de años era 500 veces mayor que la actual. [ 45 ] Durante el Noeico, se formó en Marte aproximadamente un cráter de 100 km de diámetro cada millón de años, [ 3 ] con una tasa de impactos menores exponencialmente mayor. [ a ] ​​Estas altas tasas de impacto habrían fracturado la corteza a profundidades de varios kilómetros [ 47 ] y dejado gruesos depósitos de eyección en la superficie del planeta. Los grandes impactos habrían afectado profundamente el clima al liberar enormes cantidades de eyección caliente que calentaron la atmósfera y la superficie a altas temperaturas. [ 48 ] Las altas tasas de impacto probablemente desempeñaron un papel en la eliminación de gran parte de la atmósfera primitiva de Marte a través de la erosión por impacto. [ 49 ]

Red de valles ramificados de Warrego Valles ( cuadrángulo de Thaumasia ), vista por el orbitador Viking. Redes de valles como esta proporcionan algunas de las pruebas más sólidas de que hubo escorrentía superficial en Marte primitivo. [ 50 ]

Por analogía con la Luna, los impactos frecuentes produjeron una zona de roca madre fracturada y brechas en la corteza superior llamada megaregolito . [ 51 ] La alta porosidad y permeabilidad del megaregolito permitieron la infiltración profunda de agua subterránea . El calor generado por el impacto, al reaccionar con el agua subterránea, produjo sistemas hidrotermales de larga duración que podrían haber sido explotados por microorganismos termófilos , si es que existían. [ 52 ] Los modelos informáticos de transporte de calor y fluidos en la antigua corteza marciana sugieren que la vida útil de un sistema hidrotermal generado por un impacto podría ser de cientos de miles a millones de años después del impacto. [ 53 ]

Erosión y redes de valles

La mayoría de los grandes cráteres noachianos tienen un aspecto desgastado, con bordes muy erosionados e interiores llenos de sedimentos. El estado degradado de los cráteres noachianos, comparado con el aspecto casi prístino de los cráteres hesperianos, solo unos cientos de millones de años más jóvenes, indica que las tasas de erosión fueron más altas (aproximadamente de 1000 a 100 000 veces [ 54 ] ) en el Noachiano que en los períodos posteriores. [ 3 ] La presencia de terreno parcialmente erosionado (grabado) en las tierras altas del sur indica que hasta 1  km de material fue erosionado durante el período noachiano. Se cree que estas altas tasas de erosión, aunque todavía inferiores a las tasas terrestres promedio, reflejan condiciones ambientales más húmedas y quizás más cálidas. [ 55 ]

Las altas tasas de erosión durante el Noachiano pueden haber sido debidas a la precipitación y la escorrentía superficial . [ 8 ] [ 56 ] Muchos (pero no todos) los terrenos de edad noachiana en Marte están densamente diseccionados por redes de valles . [ 3 ] Las redes de valles son sistemas ramificados de valles que se asemejan superficialmente a las cuencas de drenaje de los ríos terrestres . Aunque su origen principal (erosión por lluvia, agotamiento de aguas subterráneas o deshielo) todavía se debate, las redes de valles son raras en períodos de tiempo marcianos posteriores, lo que indica condiciones climáticas únicas en tiempos noachianos.

Se han identificado al menos dos fases distintas de formación de redes de valles en las tierras altas del sur. Los valles que se formaron a principios y mediados del Noeico muestran un patrón denso y bien integrado de afluentes que se asemeja mucho a los patrones de drenaje formados por la lluvia en las regiones desérticas de la Tierra. Los valles más jóvenes, desde finales del Noeico hasta principios del Hesperiano, suelen tener solo unos pocos afluentes cortos con regiones interfluviales (áreas elevadas entre afluentes) amplias y sin disección. Estas características sugieren que los valles más jóvenes se formaron principalmente por la erosión del agua subterránea . Si esta tendencia de cambio en la morfología de los valles con el tiempo es real, indicaría un cambio en el clima de un Marte relativamente húmedo y cálido, donde la lluvia era ocasionalmente posible, a un mundo más frío y árido donde la lluvia era rara o inexistente. [ 57 ]

Lagos y océanos

Delta en el cráter Eberswalde, visto por la sonda Mars Global Surveyor .
Capas de filosilicatos y sulfatos expuestas en un montículo de sedimentos dentro del cráter Gale ( HiRISE ).

El agua que drenaba a través de las redes de valles se acumulaba en el interior de los cráteres y en las depresiones regionales entre ellos, formando grandes lagos. Se han identificado más de 200 lechos de lagos noachianos en las tierras altas del sur, algunos tan grandes como el lago Baikal o el mar Caspio en la Tierra. [ 58 ] Muchos cráteres noachianos muestran canales que entran por un lado y salen por el otro. Esto indica que debían existir grandes lagos dentro del cráter, al menos temporalmente, para que el agua alcanzara un nivel lo suficientemente alto como para atravesar el borde opuesto del cráter. Es común encontrar deltas o abanicos donde un valle entra en el fondo del cráter. Ejemplos particularmente llamativos se encuentran en el cráter Eberswalde , el cráter Holden y en la región de Nili Fossae ( cráter Jezero ). Otros grandes cráteres (por ejemplo, el cráter Gale ) muestran depósitos o montículos interiores finamente estratificados que probablemente se formaron a partir de sedimentos depositados en el fondo de los lagos. [ 3 ]

Gran parte del hemisferio norte de Marte se encuentra aproximadamente 5  km más bajo en elevación que las tierras altas del sur. [ 59 ] Esta dicotomía ha existido desde el Pre-Noeico. [ 60 ] Se esperaría que el agua que drenaba de las tierras altas del sur durante el Noeico se acumulara en el hemisferio norte, formando un océano (Oceanus Borealis [ 61 ] ). Desafortunadamente, la existencia y naturaleza de un océano Noeico sigue siendo incierta porque la actividad geológica posterior ha borrado gran parte de la evidencia geomorfológica . [ 3 ] Se han identificado rastros de varias posibles líneas costeras de edad Noeica y Hesperia a lo largo del límite de la dicotomía, [ 62 ] [ 63 ] pero esta evidencia ha sido cuestionada. [ 64 ] [ 65 ] Las paleolíneas costeras mapeadas dentro de Hellas Planitia , junto con otra evidencia geomorfológica, sugieren que grandes lagos cubiertos de hielo o un mar cubrían el interior de la cuenca de Hellas durante el período Noeico. [ 66 ] En 2010, los investigadores utilizaron la distribución global de deltas y redes de valles para argumentar a favor de la existencia de una línea costera noaquiana en el hemisferio norte. [ 12 ] A pesar de la escasez de evidencia geomorfológica, si Marte en el período noaquiano hubiera tenido una gran cantidad de agua y condiciones cálidas, como sugieren otras líneas de evidencia, entonces grandes masas de agua se habrían acumulado casi con certeza en depresiones regionales como la cuenca de tierras bajas del norte y Hellas. [ 3 ]

Vulcanismo

El período Noeico también fue una época de intensa actividad volcánica, concentrada principalmente en la región de Tharsis . [ 3 ] Se cree que la mayor parte del abultamiento de Tharsis se acumuló hacia el final del período Noeico. [ 67 ] El crecimiento de Tharsis probablemente desempeñó un papel importante en la producción de la atmósfera del planeta y la meteorización de las rocas en la superficie. Según una estimación, el abultamiento de Tharsis contiene alrededor de 300 millones de km³ de material ígneo. Suponiendo que el magma que formó Tharsis contenía dióxido de carbono (CO₂ ) y vapor de agua en porcentajes comparables a los observados en la lava basáltica hawaiana , entonces la cantidad total de gases liberados por los magmas de Tharsis podría haber producido una atmósfera de CO₂ de 1,5 bares y una capa global de agua de 120 m de profundidad. [ 3 ]

Cuatro afloramientos de rocas del Noachiano Inferior que muestran firmas espectrales de alteración mineral por agua. ( Imágenes de CRISM y HiRISE del Orbitador de Reconocimiento de Marte )

También se produjo un extenso vulcanismo en las tierras altas craterizadas fuera de la región de Tharsis, pero quedan pocas evidencias geomorfológicas porque las superficies han sido intensamente reelaboradas por el impacto. [ 3 ] La evidencia espectral desde la órbita indica que las rocas de las tierras altas son principalmente de composición basáltica , compuestas por los minerales piroxeno , feldespato plagioclasa y olivino . [ 68 ] Las rocas examinadas en las Colinas Columbia por el rover de exploración de Marte (MER) Spirit pueden ser típicas de las rocas de las tierras altas de edad noeica en todo el planeta. [ 69 ] Las rocas son principalmente basaltos degradados con una variedad de texturas que indican fracturación y brechificación severas por impacto y alteración por fluidos hidrotermales. Algunas de las rocas de las Colinas Columbia pueden haberse formado a partir de flujos piroclásticos . [ 3 ]

Productos resistentes a la intemperie

La abundancia de olivino en rocas de edad noaquiana es significativa porque el olivino se meteoriza rápidamente a minerales arcillosos ( filosilicatos ) cuando se expone al agua. Por lo tanto, la presencia de olivino sugiere que la erosión hídrica prolongada no ocurrió globalmente en el Marte primitivo. Sin embargo, los estudios espectrales y estratigráficos de afloramientos noaquianos desde la órbita indican que el olivino está restringido principalmente a rocas de la Serie Noaquiana Superior (Tardía). [ 3 ] En muchas áreas del planeta (en particular Nili Fossae y Mawrth Vallis ), la erosión o los impactos posteriores han expuesto unidades más antiguas Pre-Noaquianas y Noaquianas Inferiores que son ricas en filosilicatos. [ 70 ] [ 71 ] Los filosilicatos requieren un ambiente alcalino rico en agua para formarse. En 2006, investigadores que utilizaban el instrumento OMEGA a bordo de la nave espacial Mars Express propusieron una nueva era marciana denominada Filociana, que corresponde al Pre-Noachiano/Noachiano Temprano, en el que el agua superficial y la meteorización acuosa eran comunes. También se propusieron dos eras posteriores: la Teikiana y la Siderikiana. [ 13 ] La era Filociana se correlaciona con la edad de la formación temprana de la red de valles en Marte. Se cree que los depósitos de esta era son los mejores candidatos para buscar evidencia de vida pasada en el planeta.

Véase también

Notas

  1. ↑ La distribución de tamaños de asteroides que cruzan la Tierra con un diámetro mayor a 100 m sigue una curva de ley de potencia inversa de la forma N = kD −2,5 , donde N es el número de asteroides con un diámetro mayor que D. [ 46 ] Los asteroides con diámetros más pequeños están presentes en cantidades mucho mayores que los asteroides con diámetros grandes.

Referencias

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Bibliografía
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Lecturas adicionales

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