La forma de la capa de hielo del tamaño de Texas de dos millas de altura en el polo norte de Marte ha desconcertado a los científicos durante cuarenta años, pero los nuevos resultados que se publicarán en un par de artículos en la revista Nature el 27 de mayo han puesto la controversia a descanso.
Los casquetes polares de Marte se conocen desde las primeras vistas telescópicas del planeta, pero las primeras imágenes de naves espaciales revelaron que el casquete polar norte está marcado por canales enigmáticos que salen en espiral de su centro, así como un abismo más grande que el Gran Cañón. El origen de estas características se ha debatido desde que se descubrieron por primera vez en 1972.
Una hipótesis para explicar el cañón gigante, llamado Chasma Boreale, es que el calor volcánico derritió el hielo y causó una inundación catastrófica que formó el abismo. Otros científicos han sugerido que el viento que sopla cuesta abajo desde la parte superior de la tapa esculpió Chasma Boreale del hielo.
También se han sugerido múltiples explicaciones para los canales en espiral. Uno explica los canales como fracturas causadas por el flujo de hielo desde el poste. Otro usa un modelo para sugerir que los canales son el resultado natural del calentamiento solar y la conducción lateral del calor en el hielo.
Los dos nuevos documentos, dirigidos por Jack Holt e Isaac Smith, de la Universidad de Texas en el Instituto de Geofísica de Austin, utilizaron datos del Shallow Subsurface Radar (SHARAD) en el Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) para estudiar la estructura interna de la capa de hielo. y descubre el origen de los canales y el abismo.
"SHARAD envía pulsos de ondas de radio desde la órbita, 700 veces por segundo", explicó Holt. “Parte de la energía se refleja desde la superficie y luego desde las interfaces subterráneas si el material intermedio permite que las ondas de radio penetren. El radar a esta longitud de onda (unos 20 metros) penetra muy bien en el hielo, y se ha utilizado desde aviones en la Tierra para mapear grandes porciones de las capas de hielo de la Tierra ".
"Al juntar todos los reflejos, uno puede hacer una imagen de lo que se encuentra debajo del
superficie ”, agregó Smith.
Holt explicó que la capacidad de mapear no solo las características de la superficie sino también la estructura interna de la capa de hielo "abre la puerta para comprender mejor lo que vemos en la superficie al proporcionar un contexto crítico en el tiempo".
Al mapear la estructura tridimensional de la capa de hielo del polo norte, Smith y Holt han determinado que tanto los canales como Chasma Boreale fueron formados por vientos catabáticos, que soplan desde la parte superior de la capa de hielo.
"No estamos diciendo que fueron tallados por el viento, sino que el viento tuvo un papel importante en su formación y evolución". Dijo Holt. "Chasma Boreale es una característica antigua que persistía porque no se acumulaba hielo nuevo allí, probablemente debido a los vientos persistentes provenientes del punto más alto de la capa de hielo".
Holt también descubrió evidencia de otro viejo cañón que se ha llenado por completo con el tiempo. "No queda evidencia en la superficie para indicar que estaba allí anteriormente", dijo Holt. "Sin embargo, podemos mapearlo en los datos del radar".
Los canales en espiral también están controlados por el viento. "Las capas de radar que vemos muestran evidencia de transporte de viento porque varían en grosor y elevación [a través de los canales]", explicó Smith, autor principal del artículo del canal. "El viento se mueve a través del canal en lugar de atravesarlo [y] mueve el hielo desde el lado del viento (disminuyendo así la capa) hacia el lado del viento (agregando más a la capa existente)".
Esto hace que los canales en espiral migren contra el viento, un fenómeno propuesto por primera vez por Alan Howard, un investigador de la Universidad de Virginia, en 1982. "Muchas personas propusieron otras hipótesis que sugieren que estaba equivocado", dijo Smith. “Pero cuando miras una sección transversal hipotética de su artículo, se ve casi exactamente como lo que vemos en los datos del radar. Nos sorprendió lo preciso que Alan Howard predijo lo que haríamos
ver."
Los canales tienen forma de espiral debido a la rotación del planeta. A medida que los vientos catabáticos soplan desde el centro de la tapa hacia las latitudes más bajas, se ven retorcidos por la misma "fuerza de coriolis" que hace que los huracanes giren en espiral en la Tierra.
Las capas que Holt y Smith mapearon usando datos de radar también sugieren que los flujos de hielo son mucho más raros en Marte que en la Tierra. La falta de flujos significa que el hielo polar en Marte conserva capas más complejas de lo esperado. "Esta complejidad proporciona restricciones muy específicas sobre los procesos climáticos responsables de [las capas]", dijo Holt. "Eventualmente podremos reconstruir vientos y patrones de acumulación a través del casquete polar y a través del tiempo".
Holt planea usar los antiguos paisajes polares inferidos de los datos de SHARAD junto con simulaciones del clima marciano para modelar la formación del casquete polar. "Si podemos recrear las características principales como Chasma Boreale [en los modelos], entonces habremos aprendido mucho sobre el clima en Marte durante ese período".
Smith y Holt también planean estudiar el efecto de la inclinación de Marte en la formación de la capa de hielo. “Debido a que la órbita y la inclinación de Marte cambian mucho con respecto al sol, sería bueno ver cómo eso ha afectado la deposición de hielo en la tapa. Esto requiere mucho más mapeo, y ya hemos comenzado ese proceso ”, dijo Smith.
"Todavía hay mucha investigación por hacer en Marte", dijo Smith. "El planeta tiene muchos misterios, algunos de los cuales aún no hemos encontrado".
