Un equipo de investigación de la Universidad de Cádiz, la Rey Juan Carlos y la Complutense de Madrid, el Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera y la Universidad Shimane de Japón ha comprobado que la composición geológica de la corteza marciana es uno de los elementos que influye en la temperatura y otras propiedades mecánicas como la resistencia o elasticidad de la primera capa del planeta, denominada litosfera.

Infografía sobre la composición geológica de Marte.

Tal como ocurre en la Tierra, las zonas con mayor temperatura ofrecen unas condiciones de resistencia y de deformación diferentes a otras zonas más frías. Esto se debe, entre otros factores, a la composición del tipo de roca presente en la litosfera.

La investigación sobre el comportamiento de los cuerpos celestes del Sistema Solar aporta información sobre su formación y evolución. Al mismo tiempo, suma una nueva perspectiva para comprender la propia Tierra. Por ello, los investigadores han desarrollado este estudio publicado en el artículo ‘The thermal structure and mechanical behavior of the martian lithosphere’ de la revista Icarus, en el que exponen los diferentes indicadores térmicos y mecánicos que han evaluado en distintas zonas de Marte ofreciendo nuevos datos sobre el planeta.

La composición y comportamiento de la litosfera terrestre es bien conocida. Las placas tectónicas (o litosféricas) que se mueven sobre el manto dan lugar a las distintas formaciones geológicas y a la actividad sísmica o magmática como terremotos o volcanes, entre otros.

Sin embargo, Marte no tiene placas tectónicas. Su superficie se sitúa sobre una sola capa continua en toda su esfera. Conocer cómo se han generado los distintos accidentes geográficos y cómo se gestionan los cambios que se producen puede ofrecer la clave para interpretar la información que llega desde las distintas misiones y promover otras nuevas con mayor precisión.

De esta manera, los expertos concluyen en que la composición de la corteza influye en el comportamiento de la litosfera. Concretamente, la conductividad térmica y la densidad de sus materiales ejercen un efecto directo sobre la temperatura de toda la capa y sobre su resistencia, como si de un ‘coulant’ se tratara. Es decir, la litosfera es más resistente y elástica si la densidad de la corteza y la conductividad térmica son mayores. Esto depende directamente de los materiales de los que se compone.

Además, esta investigación ayudará a comprender mejor los resultados científicos de próximas misiones. “El estudio ofrece una información muy valiosa para hacer predicciones en las zonas de amartizaje en las llanuras llamadas Elysium Planitia y Oxia Planum. Los nuevos módulos que se envíen podrán así mejorar los resultados de otros actualmente en activo como InSight”, indica a la Fundación Descubre la investigadora de la Universidad de Cádiz Isabel Egea, coautora del artículo.

Materiales, temperatura y movimiento

La misión InSight está realizando mediciones en el planeta rojo desde finales de 2018. Uno de sus objetivos era perforar la superficie de Marte para medir con más precisión la temperatura del interior del planeta y poder comprender mejor su estructura y composición, pero no llegó a completar todas sus metas al no poder llegar a gran profundidad en las excavaciones. Sin embargo, está obteniendo información relevante como la temperatura, la composición de las rocas superficiales e, incluso, el registro de actividad sísmica.

Tras analizar estos datos y los recabados también por misiones previas, los investigadores han simulado distintas condiciones extremas para observar el comportamiento de la litosfera marciana y profundizar en las propiedades reológicas, como la viscosidad y la elasticidad, y su evolución en el tiempo.

Espesor de corteza en función de su densidad. Imagen: Alberto Jiménez Díaz.
De esta manera se puede comprender cómo afecta la composición de la corteza a la temperatura interna del planeta, y la respuesta de la litosfera ante los esfuerzos que soporta del manto o ante el peso de grandes edificios volcánicos. “Hemos tenido en cuenta un amplio rango de condiciones en función de la composición y el espesor de la corteza, del flujo térmico superficial y del régimen tectónico incluyendo condiciones extremas para comparar los resultados en distintas zonas”, añade el investigador de la Universidad Rey Juan Carlos, Alberto Jiménez Díaz, también coautor.

Así, la investigación parte del debate en la comunidad científica sobre la distinción de otro tipo de rocas diferentes a las basálticas, las más frecuentes en Marte, y su influencia sobre las propiedades mecánicas y térmicas de la corteza. Los expertos han confirmado que existen zonas más ricas en sílice y feldespato, conocidas como rocas félsicas, que otorgan otras características a la litosfera y que puede condicionar incluso su comportamiento sísmico.

Mapa de espesor de corteza de Marte. Imagen: Alberto Jiménez Díaz.

Los investigadores concluyen que en las zonas basálticas hay una temperatura mayor y la corteza es más débil que en las zonas félsicas. Por otro lado, el agua también afecta a las propiedades mecánicas de la litosfera, de manera que un mayor contenido en agua en las rocas la hace más débil.

Los estudios se han financiado mediante el Programa Horizonte 2020 de la Unión Europea junto a los proyectos Santander-UCM PR75 / 18-21613 (AMARTE2) y TECTOMARTE, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación y la Japan Society for the Promotion of Science.

Referencias bibliográficas:

Alberto Jiménez Díaz, Isabel Egea González, Laura M.Parro, Miki Tasaka y Javier Ruiz.‘The thermal structure and mechanical behavior of the martian lithosphere’. Icarus. 2021