Una mezcla marciana: los meteoritos cuentan la historia de Marte & # 039; historia del agua

En la palma de Jessica Barnes hay un antiguo mosaico del tamaño de una moneda de vidrio, minerales y rocas tan gruesas como un hilo de fibra de lana. Es un trozo de meteorito marciano, conocido como el Noroeste de África 7034 o Black Beauty, que se formó cuando un gran impacto consolidó varias piezas de corteza marciana.
Barnes es profesor asistente de ciencias planetarias en el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona. Ella y su equipo analizaron químicamente el meteorito Black Beauty y el infame meteorito Allan Hills 84001, controvertido en la década de 1990 por supuestamente contener microbios marcianos, para reconstruir la historia del agua y los orígenes planetarios de Marte.
Su análisis, publicado hoy en Nature Geoscience, mostró que Marte probablemente recibió agua de al menos dos fuentes muy diferentes al principio de su historia. La variabilidad que encontraron los investigadores implica que Marte, a diferencia de la Tierra y la Luna, nunca tuvo un océano de magma que abarcara completamente el planeta.
"Estas dos fuentes diferentes de agua en el interior de Marte podrían estar diciéndonos algo sobre los tipos de objetos que estaban disponibles para fusionarse en los planetas rocosos internos", dijo Barnes. Dos planetesimales distintos con contenidos de agua muy diferentes podrían haber chocado y nunca haberse mezclado completamente. "Este contexto también es importante para comprender la habitabilidad y la astrobiología del pasado de Marte".
Leyendo el agua
"Mucha gente ha estado tratando de descubrir la historia del agua de Marte", dijo Barnes. "Como, ¿de dónde vino el agua? ¿Cuánto tiempo estuvo en la corteza (superficie) de Marte? ¿De dónde vino el agua interior de Marte? ¿Qué nos puede decir el agua sobre cómo se formó y evolucionó Marte?"
Barnes y su equipo pudieron reconstruir la historia del agua de Marte buscando pistas en dos tipos, o isótopos, de hidrógeno. Un isótopo de hidrógeno contiene un protón en su núcleo; esto a veces se llama "hidrógeno ligero". El otro isótopo se llama deuterio, que contiene un protón y un neutrón en el núcleo; esto a veces se denomina "hidrógeno pesado". La relación de estos dos isótopos de hidrógeno le indica a un científico planetario los procesos y los posibles orígenes del agua en las rocas, minerales y vidrios en los que se encuentran.

Meteorito Misterio
Durante aproximadamente 20 años, los investigadores han estado registrando las proporciones isotópicas de los meteoritos marcianos, y sus datos estaban por todas partes. Parecía haber poca tendencia, dijo Barnes.
El agua encerrada en las rocas de la Tierra es lo que se llama no fraccionado, lo que significa que no se desvía mucho del valor de referencia estándar del agua del océano: una relación 1: 6,420 de hidrógeno pesado a ligero. La atmósfera de Marte, por otro lado, está muy fraccionada: está poblada principalmente por deuterio o hidrógeno pesado, probablemente porque el viento solar eliminó el hidrógeno ligero. Las mediciones de meteoritos marcianos, muchos de los cuales fueron excavados desde lo profundo de Marte por eventos de impacto, abarcaron toda la gama entre las mediciones de la Tierra y la atmósfera de Marte.
El equipo de Barnes se propuso investigar la composición de isótopos de hidrógeno de la corteza marciana específicamente mediante el estudio de muestras que sabían que se originaban en la corteza: los meteoritos Black Beauty y Allan Hills. Black Beauty fue especialmente útil porque es una mezcla de material de superficie de muchos puntos diferentes en la historia de Marte.
"Esto nos permitió tener una idea de cómo se veía la corteza de Marte durante varios miles de millones de años", dijo Barnes.

Las proporciones isotópicas de las muestras de meteoritos cayeron a mitad de camino entre el valor de las rocas de la Tierra y la atmósfera de Marte. Cuando se compararon los hallazgos de los investigadores con estudios anteriores, incluidos los resultados del Curiosity Rover, parece que este fue el caso de la mayor parte de los más de 4 mil millones de años de historia de Marte.
"Pensamos, ok, esto es interesante, pero también un poco extraño", dijo Barnes. "¿Cómo explicamos esta dicotomía donde la atmósfera marciana se está fraccionando, pero la corteza básicamente se mantiene igual durante el tiempo geológico?"
Barnes y sus colegas también trataron de explicar por qué la corteza parecía tan diferente del manto marciano, la roca que se encuentra debajo.
"Si intentas explicar esta relación isotópica bastante constante de la corteza de Marte, realmente no puedes usar la atmósfera para hacer eso", dijo Barnes. "Pero sabemos cómo se forman las costras. Se forman a partir de material fundido del interior que se solidifica en la superficie".
"La hipótesis que prevalecía antes de comenzar este trabajo era que el interior de Marte era más terrestre y no fraccionado, por lo que la variabilidad en las proporciones de isótopos de hidrógeno dentro de las muestras marcianas se debió a la contaminación terrestre o la implantación atmosférica cuando salió de Marte". Dijo Barnes.
La idea de que el interior de Marte era similar a la Tierra surgió de un estudio de un meteorito marciano que se cree que se originó en el manto: el interior entre el núcleo del planeta y su corteza superficial.
Sin embargo, dijo Barnes, "los meteoritos marcianos básicamente se trazan por todo el lugar, por lo que tratar de descubrir qué nos dicen realmente estas muestras sobre el agua en el manto de Marte ha sido históricamente un desafío. El hecho de que nuestros datos para la corteza era tan diferente nos llevó a revisar la literatura científica y analizar los datos ".
Los investigadores encontraron que dos tipos geoquímicamente diferentes de rocas volcánicas marcianas, las shergottitas enriquecidas y las shergottitas agotadas, contienen agua con diferentes proporciones de isótopos de hidrógeno. Las shergottitas enriquecidas contienen más deuterio que las shergottitas agotadas, que son más parecidas a la Tierra, encontraron.
"Resulta que si mezclas diferentes proporciones de hidrógeno de estos dos tipos de shergottites, puedes obtener el valor de la corteza", dijo Barnes.
Ella y sus colegas piensan que las shergottitas están registrando las firmas de dos depósitos diferentes de hidrógeno y, por extensión, de agua dentro de Marte. La gran diferencia les sugiere que más de una fuente podría haber contribuido con agua a Marte y que Marte no tenía un océano de magma global.