La mayoría de los meteoritos marcianos son curiosamente jóvenes

Las rocas marcianas son increíblemente raras, pero pueden decirnos mucho sobre la historia geológica del planeta rojo. Sin embargo, uno de los mayores problemas para los científicos que estudian estos meteoritos ha sido la dificultad para datarlos. Diferentes técnicas han regresado con diferentes edades, lo que dificulta a los investigadores precisar en qué parte de Marte se originaron las rocas.

Pero un nuevo artículo publicado en Earth and Planetary Science Letters ha resuelto este problema. Colocar meteoritos marcianos en un reactor nuclear ha confirmado su curiosa edad. La mayoría de los meteoritos de Marte tienen sólo unos pocos cientos de millones de años y probablemente provienen de eventos volcánicos relativamente recientes, como las erupciones del volcán más grande del sistema solar, Olympus Mons.

El Dr. Ben Cohen, vulcanólogo de la Universidad de Glasgow, ha estado trabajando con colegas del Museo de Historia Natural, la Universidad de Edimburgo e investigadores de Estados Unidos para descubrir de una vez por todas qué edad tienen realmente los meteoritos marcianos.

“Por ciertas características químicas sabemos que estos meteoritos proceden claramente de Marte”, explica Ben. “Han sido expulsados del planeta rojo por impactos masivos, formando grandes cráteres. Pero hay decenas de miles de cráteres de impacto en Marte, por lo que no sabemos exactamente de qué parte del planeta provienen los meteoritos. Uno de los “La mejor pista que puedes usar para determinar el cráter de origen es la edad de las muestras”.

La paradoja de la era shergottita

Si bien se han identificado más de 70.000 meteoritos en la Tierra, se cree que sólo aproximadamente 358 de ellos se originaron en Marte. Los impactos levantaron las rocas de la superficie de Marte y las arrojaron al espacio. Estas rocas increíblemente raras giraron alrededor del sistema solar antes de estrellarse contra la Tierra millones de años después.

Los meteoritos marcianos suelen agruparse en tres categorías principales, con una cuarta para los que actualmente están “sin clasificar”. Las chassignitas son las más raras de estas rocas, y solo se han descubierto dos. Le siguen las najlitas, que se formaron hace unos 1.300 millones de años durante erupciones volcánicas en Marte. El tipo de meteoritos más común son los conocidos como shergottitas.

Alrededor de las tres cuartas partes de todos los meteoritos marcianos se clasifican como shergottitas. También se cree que se formaron en lavas turbulentas de volcanes marcianos, pero también han creado una especie de enigma para los científicos que estudian el planeta rojo.

Esto se debe a que la mayor parte de la superficie de Marte es extraordinariamente antigua. Gracias a la abundancia de cráteres de impacto, los investigadores saben que la mayor parte de la superficie del planeta tiene entre tres y cuatro mil millones de años. Pero cuando los científicos determinaron la edad de los meteoritos de shergottita, obtuvieron un amplio rango de edades, desde cuatro mil millones de años hasta menos de 200 millones de años.

Esto creó un problema: si la superficie de Marte tiene, en promedio, miles de millones de años, ¿cómo es posible que los meteoritos shergottitas regresaran con edades de sólo unos pocos cientos de millones de años? Este desajuste se conoció como la paradoja de la era Shergottita.

“Una de las ideas era que los impactos que impactaran en Marte podrían estar ‘reiniciando’ los métodos que utilizan los geólogos para determinar la edad de las rocas”, explica Ben. “Eso se solía decir que los meteoritos tenían en realidad cuatro mil millones de años, y todos los números más jóvenes se debían a que las rocas estaban siendo total o parcialmente restablecidas por el calor y la presión de estos impactos”.

Pero a medida que se estudiaban cada vez más meteoritos mediante diferentes técnicas, la mayor parte de los resultados obtenidos eran curiosamente jóvenes, con evidencia de que las edades no se restablecían por el impacto. Era evidente que algo no estaba del todo bien.

Cómo salir con Marte

Históricamente, los meteoritos marcianos se han datado utilizando una variedad de métodos, generalmente dando una variedad de edades. Uno de ellos es el conocido como método “argón-argón”. En términos más simples, esto mide la velocidad de desintegración del isótopo potasio-40 en argón-40. El potasio es un elemento abundante, lo que hace que este método sea muy versátil. Puede utilizarse para medir la edad de una variedad de rocas, desde la erupción del Monte Vesubio hasta el inicio del propio sistema solar.

Esto es útil para las rocas que se han formado en la Tierra, ya que los científicos pueden explicar la contaminación de argón adicional que llega a las rocas y que podría sesgar la edad. Pero las cosas son un poco más complicadas para las rocas que han estado dando vueltas en el espacio durante millones de años.

“Hay cinco fuentes potenciales de argón que pueden estar contenidas en los meteoritos de shergottita”, dice Ben. “Eso se compara con las rocas de la Tierra, donde sólo hay tres”.

“El hecho de que existan estas dos fuentes adicionales de argón en las muestras marcianas es lo que hace que el sistema argón-argón se vuelva complicado para las shergottitas”.

Al retroceder y observar el método argón-argón con equipos y tecnología modernos, Ben y sus colegas pudieron reevaluar siete meteoritos marcianos. Esto incluyó pegar trozos muy pequeños de ellos en un reactor nuclear exclusivo para investigación para medir las concentraciones de argón con la mayor precisión posible y luego ver con qué edades regresaron.

Al observar con mayor precisión la química de los meteoritos, pudieron explicar el argón que las rocas ganaron mientras estaban en el espacio. También pudieron corregir la cantidad de contaminación que había habido tanto en la atmósfera marciana como en la terrestre.

“Una vez hecho esto, las edades argón-argón resultaron ser jóvenes y encajaban perfectamente con otros métodos, como el uranio-plomo”, explica Ben.

La profesora Caroline Smith es jefa de colecciones del museo y coautora del nuevo artículo. Ella dice: “Una ciencia apasionante como esta que utiliza muestras de las colecciones del Museo de Historia Natural está ayudando a desentrañar la historia de los planetas de nuestro sistema solar”.

“Este trabajo también se vincula con nuestro programa de investigación de meteoritos en curso y nuestra investigación continua de Marte utilizando meteoritos y con misiones de exploración espacial como Mars 2020 (perseverance rover), Mars Science Laboratory (curiosity rover) y ExoMars”.

Si bien esta nueva investigación significó que los diversos métodos de datación ahora se alinearan, aún quedaba el problema de la paradoja de la era Shergottita.

La mejor explicación para esto es que los frecuentes bombardeos de Marte han creado una capa de roca quebradiza en la superficie conocida como regolito. Con el tiempo, a medida que se produjeron cada vez más impactos, esta capa de regolito se fue acumulando, mientras que al mismo tiempo nuevas erupciones volcánicas trajeron rocas más nuevas a la superficie. Esto significaba que por cada nuevo impacto, se reducía la probabilidad de que la roca más antigua fuera levantada y expulsada al espacio.

“Cuanto más antigua es la muestra, más grueso es el regolito, y cuanto más grueso es el regolito, más difícil es expulsar la roca subyacente de la superficie de Marte”, explica Ben. “Y eso explicaría por qué alrededor de las tres cuartas partes de los meteoritos marcianos son shergottitas ‘jóvenes’, y comparativamente menos de los tipos más antiguos de meteoritos marcianos”.

Con información de Elsevier