Se ha publicado un nuevo estudio. comunicación de la naturaleza informa la detección de un sulfato de hierro en Marte que puede representar un mineral previamente desconocido. El azufre abunda en Marte y normalmente se combina con otros elementos para formar minerales de sulfato. En la Tierra, la mayoría de los sulfatos se disuelven fácilmente en el agua de lluvia. Marte, sin embargo, es extremadamente seco, lo que permite que estos minerales persistan durante miles de millones de años y preservan evidencia de condiciones ambientales antiguas.
Cada mineral tiene su propia estructura cristalina y propiedades físicas. Ejemplos familiares son el yeso y la hematita. Los científicos analizan datos de las órbitas de las naves espaciales para identificar minerales en la superficie marciana y reconstruir las condiciones ambientales que los formaron. Durante casi dos décadas, los investigadores han estado desconcertados por las capas de sulfato de hierro en Marte que muestran señales espectrales inusuales. Una nueva investigación dirigida por la Dra. Janice Bishop, científica investigadora principal del Instituto SETI y del Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California, ha identificado y caracterizado una fase inusual de hidroxisulfato férrico. El equipo combinó experimentos de laboratorio con observaciones orbitales de Marte para comprender mejor estos materiales. Sus resultados proporcionan nuevas pistas sobre el papel del calor, el agua y las reacciones químicas en la configuración del paisaje marciano.
“Investigamos dos sitios que contienen sulfato cerca del vasto sistema de Valles Marinis Canyon que incluían misteriosas bandas espectrales vistas a partir de datos orbitales, así como capas de sulfato y una geología interesante”, dijo Bishop.
Sitio de estudio cerca de Valles Marineris
El estudio se centró en dos regiones cercanas a Valles Marineris, uno de los sistemas de cañones más grandes del Sistema Solar. Un lugar es Aram Chaos, al noreste del sistema de cañones donde antiguamente las aguas fluían hacia el norte hasta las tierras bajas. El segundo sitio está ubicado en la meseta sobre Juventai Chasma, un desfiladero de 5 km de profundidad ubicado justo al norte de Valles Marinaris.
Meseta de Juventa (sobre Juventa Chasma)
La zona cercana a las colinas de Valles Marinaris conserva vestigios de un pasado húmedo. Antiguos canales tallados por el agua corriente surcan el paisaje. Los científicos han concentrado minerales de sulfato en una pequeña zona baja que probablemente se formó cuando charcos de agua rica en sulfato se evaporaron lentamente. Al desaparecer el agua, quedaron atrás los sulfatos ferrosos hidratados.
Estos minerales, incluido el hidroxisulfato férrico, se encuentran en capas delgadas de aproximadamente un metro de espesor que se encuentran tanto por encima como por debajo del material basáltico. Su ubicación indica que estuvieron expuestos al calor de la lava o la ceniza volcánica después de su formación original.
“La investigación de la morfología y estratigrafía de estas cuatro unidades de composición nos permitió determinar la edad y las relaciones de composición entre las distintas unidades”, dijo la Dra. Catherine Weitz, coautora del estudio y científica principal del Instituto de Ciencias Planetarias.
Evidencia del Comfort Chaos
Los minerales de sulfato están muy extendidos en toda la región de Valles Marinaris, particularmente en paisajes escarpados llamados terranes. Los científicos creen que estas regiones se formaron cuando inundaciones masivas cambiaron la forma de la superficie de la tierra hace mucho tiempo. A medida que el agua se evaporaba, dejó depósitos en capas de sulfatos de hierro y magnesio que indican que Marte fue mucho más húmedo en el pasado.
En un terreno caótico que se formó dentro de un antiguo cráter de impacto, las capas superiores contienen sulfatos polihidratados. Debajo de ellos hay capas de sulfato monohidratado e hidroxisulfato férrico.
Cómo el calor convierte el sulfato marciano
Cada uno de estos tipos de sulfato tiene una firma espectral única que puede detectarse desde la órbita utilizando el instrumento CRISM. Al principio, la disposición de estas capas minerales fue difícil de explicar. Las pruebas de laboratorio ayudaron a resolver el enigma. Los investigadores descubrieron que calentar los sulfatos polihidratados a 50°C los convertía a sus formas monohidratadas. A temperaturas superiores a 100°C se forma hidroxisulfato férrico. Estos resultados indican que el calor geotérmico probablemente cambió después de que se depositaron los minerales.
Los sulfatos polihidratados y monohidratados se encuentran en grandes áreas de la región. El hidroxisulfato férrico es muy raro y se produce sólo en unos pocos lugares pequeños. Los científicos sospechan que alguna vez existieron fuentes geotérmicas cálidas debajo de estas áreas, creando las condiciones necesarias para que se formen estos minerales. Es posible que se entierren depósitos adicionales debajo de una capa de sulfato monohidratado.
Pruebas de laboratorio revelan transformación mineral
Investigadores del Instituto SETI y NASA Ames realizaron experimentos de laboratorio para descubrir cómo se desarrollan estos minerales. El proceso comienza con rosenita (Fe2+entonces4· 4H2O), que contiene cuatro moléculas de agua en cada celda unitaria. El calentamiento lo convierte en szomolnokita (Fe2+entonces4·H2O), que contiene sólo una molécula de agua. El calentamiento continuo produce hidroxisulfato férrico, donde el OH reemplaza al H2O en la formación mineral.
“Nuestros experimentos sugieren que este hidroxisulfato férrico se forma sólo cuando el sulfato ferroso hidratado se calienta en presencia de oxígeno”, dijo el Dr. Johannes Meusberger, investigador postdoctoral de la NASA Ames. “Aunque los cambios en la estructura atómica son muy pequeños, esta reacción cambia en gran medida la forma en que estos minerales absorben la luz infrarroja, lo que permite la detección de este nuevo mineral en Marte utilizando CRISM”.
Oxígeno y reacciones químicas en Marte.
Esta reacción química requiere oxígeno gaseoso y produce agua (Ecuación 1). Marte tiene actualmente una delgada atmósfera dominada por CO2Sin embargo, todavía contiene suficiente oxígeno para que se produzca esta reacción y para que otras formas de hierro también se oxiden.
Ecuación 1: 4Fe2+entonces4·H2O+O2 → 4Fe3+entonces4OH + 2H2Y
“El material formado en este experimento de laboratorio es probablemente un mineral nuevo debido a su estructura cristalina única y su estabilidad térmica”, dijo Bishop. “Sin embargo, los científicos deben encontrarlo en la Tierra para reconocerlo oficialmente como un nuevo mineral”.
Evidencias de actividad geológica en Marte
El hidroxisulfato férrico recientemente identificado tiene una estructura cristalina similar a la sozomalnocita, un sulfato ferroso monohidratado. Sin embargo, parece formarse más fácilmente que la rosenita, que contiene cuatro moléculas de agua.
La conversión de sulfato ferroso hidratado a hidroxisulfato férrico se produce sólo cuando las temperaturas superan los 100 °C, mucho más que las condiciones típicas de la superficie marciana. Los sulfatos observados en Aram Chaos y Juvente, incluido el hidroxisulfato férrico, probablemente se formaron más recientemente que el terreno circundante. Los investigadores sugieren que pueden datar del período amazónico (hace <3 mil millones de años).
Los hallazgos indican que el calor volcánico y la energía geotérmica debajo del Caos de Aram en la meseta de Juventai pueden convertir el sulfato hidratado normal en hidroxisulfato férrico. El descubrimiento sugiere que partes de Marte han estado química y térmicamente activas más recientemente de lo que se creía anteriormente, proporcionando nuevos conocimientos sobre la superficie en evolución del planeta y su capacidad potencial para sustentar vida.
Se publica el artículo Caracterización del hidroxisulfato férrico en Marte e implicaciones del entorno geoquímico que respalda su formación. comunicación de la naturaleza.
