La estructura interna de Marte

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La estructura interna y la composición de Marte es un tema de estudio en la geología de Marte .

Métodos de estudio

• Datos de un estudio de meteoritos marcianos [1] [2] .
• Investigue con la ayuda de naves espaciales  (orbitadores y rovers  ) en varias frecuencias. En primer lugar, esta es la medida de la densidad y el momento de inercia adimensional del planeta [3] [4] [5] , lo que da información sobre la presencia de un núcleo denso en el planeta . Esto incluye todo tipo de estudios espectroscópicos , así como la medida de los campos gravitatorio [6] [5] y magnético [7] .
• Modelado de laboratorio de condiciones que imitan las que existen dentro de Marte [8] [9] .
• El método más eficaz es la investigación sismológica [10] . El progreso en esta área está asociado con la misión estadounidense InSight [11] . Así, el registro de martemotos con el sismómetro SEIS permitió afinar las dimensiones del manto y núcleo de Marte [12] .

Estructura interna de Marte

La densidad media de Marte es de 3933 kg/m 3 [3] [13] , lo que indica que es un planeta terrestre y está formado por rocas pedregosas (su densidad es de unos 3000 kg/m 3 ) con una mezcla de hierro . Sin embargo, no se ha establecido la relación exacta Fe/Si; se dan estimaciones de 1,2 [14] a 1,78 [15] (para las condritas , un valor de 1,71 [1] [2] es típico ). Es menor que para la Tierra, por lo que la densidad total también es menor [10] .

El valor del momento de inercia adimensional es 0.366 [13] , refinado - 0.3645 [4] , que difiere hacia abajo del valor de 0.4, que caracteriza una pelota homogénea, es decir, esto indica la presencia de una región más densa en el centro - el núcleo. Sin embargo, esto es más que el valor correspondiente para la Tierra, 0,3315, es decir, el aumento de la concentración de masa en la región central no es tan fuerte [10] .

Según los modelos modernos de la estructura interna de Marte, consta de las siguientes capas:

• La corteza tiene un espesor promedio de 50 km (la estimación máxima no supera los 125 km ) [9] y representa hasta el 4,4 % de todo el volumen de Marte. La estructura de la corteza se caracteriza por una dicotomía entre las partes norte andesítica y sur basáltica , que, sin embargo, no coincide completamente con la dicotomía geológica global de los hemisferios. Una corteza más delgada se encuentra debajo de las cuencas de impacto ya lo largo de los valles de Mariner , y las grandes áreas volcánicas ( Tharsis , Elysium ) se caracterizan por una corteza más gruesa debido a los productos de la actividad volcánica [17] . Algunas teorías no descartan que la corteza consista en rocas de basalto no porosas y tenga un espesor del orden de 100 km o incluso más [18] , sin embargo, en conjunto, la evidencia geofísica y geoquímica todavía habla más bien a favor de una capa en capas . corteza delgada con materiales no basálticos y/o porosos en la composición [16] . La densidad media de la corteza es de unos 3100 kg/m 3 [18] .

En algunas áreas, se registró la magnetización residual de las capas superiores, un orden de magnitud más fuerte que las anomalías magnéticas en la Tierra. Las anomalías más pronunciadas se encuentran en la tierra cimeria y la tierra de las sirenas en las regiones del sur de Noé a ambos lados del meridiano 180° de longitud oeste. Son bandas paralelas de polaridad alterna, que se asemejan a anomalías magnéticas en bandas en la Tierra, formadas durante la expansión [20] . Esto sugiere que en el antiguo período de tiempo al que corresponde esta superficie, la tectónica de placas y un campo magnético formado por el mecanismo de dínamo magnetohidrodinámico [7] [19] también pueden haber tenido lugar en Marte . Sin embargo, también existen fuentes puntuales del campo que forman una distribución más compleja. La intensidad de este efecto indica la probable presencia de magnetita , ilmenita , hematita , pirrotita y otros minerales magnéticos ricos en hierro en la corteza. La formación de algunos de ellos, en particular, sugiere reacciones de oxidación , y un ambiente más ácido que en el manto significa la presencia de agua en la superficie [16] .

• Manto , en el que se distinguen las partes superior, media y (posiblemente) inferior. Debido a la fuerza gravitatoria más baja en Marte, el rango de presión en el manto de Marte es mucho más pequeño que en la Tierra, lo que significa que tiene menos transiciones de fase . El manto superior, de 700 a 800 km de espesor [12] , consta de olivino , piroxenos ( ortopiroxeno y, por debajo, clinopiroxeno ) y granate a presiones de hasta 9 GPa. La transición de fase del olivino a la modificación de espinela (primero γ- , y luego, a 13,5 GPa - β - fase) comienza a presiones superiores a 9 GPa a profundidades bastante grandes, aproximadamente 1000 km , mientras que para la Tierra es de 400 km , también debido a las diferencias de gravedad. Después de 13,5 GPa, la γ-espinela coexiste con la fase β, el clinopiroxeno y la mejorita A presiones superiores a 17 GPa, la γ-espinela y la mejorita comienzan a predominar. La existencia del manto inferior, así como el rango de presiones necesario para la estabilidad de la perovskita y la ferropericlasa , que junto con la mejorita componen el manto inferior, no han sido establecidos con precisión y dependen del estado del manto y la posición del límite con el núcleo [14] [15] [17 ] [16] [21] . El último parámetro, al igual que el espesor de la corteza, determina la densidad del manto; debería ser en promedio más bajo que para la Tierra, basado en la magnitud del momento de inercia, y se estima en 3450-3550 kg/m³ [10] . La naturaleza del relieve y otros signos sugieren la presencia de una astenosfera , que consta de zonas de materia parcialmente fundida [22] .

• El núcleo con un radio de aproximadamente la mitad del radio de todo Marte, según varias estimaciones, de 1480 [9] a 1840 km [4] [15] ; el valor actualizado basado en los resultados del trabajo del sismómetro SEIS  es de 1810 a 1860 km [12] . La densidad media del núcleo de Marte es de 5,7 a 6,3 g/cm³ [23] . La densidad en el centro del planeta alcanza los 6700 kg/m³ [14] . Lo más probable es que el núcleo esté en estado líquido (al menos parcialmente [4] ) y consista principalmente en hierro con una mezcla del 16 % (según otras estimaciones, hasta un 20 % y más [14] ) (en masa) azufre , así como alrededor del 7,6% de níquel , y el contenido de elementos ligeros es el doble que en el núcleo de la Tierra. Cuanto más azufre, más probable es que el núcleo sea completamente líquido [15] . El contenido de hidrógeno, que no se conoce con exactitud, determina la relación Fe/Si: cuanto mayor es, mayor es esta relación, así como el contenido de hierro del manto Fe# debido al aumento del radio del núcleo [21 ] .

Historia

La formación de Marte, al igual que otros planetas del sistema solar , comenzó con la condensación de diminutas partículas sólidas (polvo) a partir de un gas refrigerante de aproximadamente la misma composición que el Sol ; estos cúmulos de polvo luego se agruparon en planetesimales de 1-1000 km de diámetro, que luego crecieron y se convirtieron en protoplanetas . Según las estimaciones, este proceso para Marte podría completarse en unos pocos millones de años, un tiempo mucho más corto que para otros planetas interiores [24] [25] . Aparentemente, la separación del núcleo metálico del manto de silicato ocurrió aproximadamente al mismo tiempo. Esto fue posible debido a que se encontraban en estado fundido (“un océano de magma”), y el calentamiento se produjo debido a la energía cinética de las partículas al chocar con la superficie del planeta tierra durante la acreción , y además, posiblemente, la desintegración de fuentes radiactivas de vida corta, como el 26 Al en su interior. Sin embargo, según otras teorías, estos procesos paralelos (acreción y diferenciación del núcleo) podrían tardar hasta 60 millones de años, o podrían terminar rápidamente, pero estar acompañados de algún evento de impacto posterior que provocara el calentamiento y derretimiento del manto ya enfriado. . Esto está respaldado por el exceso (en comparación con lo esperado con el fraccionamiento en equilibrio entre las fases de silicato y metal) contenido de elementos siderófilos , y esta discrepancia también es característica de la Tierra [26] . Para resolver este problema, en particular, se propuso la hipótesis de una adición tardía de material meteorítico ( manto primitivo ) [27] que, sin embargo, debería haberse implementado antes de que se solidificara el océano de magma [28] [29] . El mecanismo de este último aún no se comprende completamente. La rápida cristalización de capas con diferentes densidades aparentemente condujo a las faltas de homogeneidad observadas en la estructura interna, que pueden rastrearse por la composición de los meteoritos [30] . Sin embargo, este escenario asume la ausencia de actividad volcánica y mezcla convectiva de materia, lo que contradice la evidencia observada de derretimiento local [31] del manto y la corteza y vulcanismo activo, tanto temprano como tardío. Uno de los factores importantes de incertidumbre es el contenido de agua en las entrañas del planeta, tanto en esta etapa como en la actualidad; y generalmente se desconoce qué período geológico refleja el contenido de H 2 O en las shergottitas , ya que su edad no ha sido establecida con precisión [32] . Se sabe, sin embargo, que durante el proceso de acreción se acumularon más materiales volátiles en Marte que en la Tierra, en particular, unas 100 ppm de agua, aunque se desconoce el valor exacto, y se dan estimaciones a partir de unas pocas millonésimas. a 200 ppm. Luego se retiraron gradualmente del manto; así, se eliminó alrededor del 40% del agua contenida allí, y alrededor del 10% de este volumen pasó a la corteza. Además, incluso una fracción tan pequeña como el 10 % de 100 ppm en la corteza equivale a una capa de agua de 14 m de espesor que cubre la superficie de Marte [33] .

Existe una alta probabilidad de que la tectónica de placas haya tenido lugar en Marte en el período temprano, proporcionando, en particular, los flujos convectivos en el núcleo necesarios para generar el campo magnético. Sin embargo, es posible que la convección fuera puramente térmica y ocurriera en un núcleo completamente líquido debido al enfriamiento gradual del manto [25] .

Véase también

• geología planetaria

Notas

1. ↑ 1 2 Dreibus, G.; Wanke, H. Mars, un planeta rico en volátiles  : [ ing. ] // Meteoritos. - 1985. - T. 20, N° 2 (30 junio). - S. 367-381. — ISSN 0026-1114 .
2. ↑ 1 2 Sohl, F. y T. Spohn. ), La estructura interior de Marte: Implicaciones de los meteoritos SNC  : [ ing. ] // J. Geophys. Res. - 1997. - T. 102, núm. E1 (25 de enero). - S. 1613-1635. -doi : 10.1029/96JE03419 . .
3. ↑ 1 2 W. M. Folkner, C. F. Yoder, D. N. Yuan, E. M. Standish, R. A. Preston. Estructura interior y redistribución masiva estacional de Marte a partir del seguimiento por radio de Mars Pathfinder: [ ing. ] // Ciencia. - 1997. - T. 278, núm. 5344 (5 de diciembre). - S. 1749-1752. -doi : 10.1126 / ciencia.278.5344.1749 .
4. ↑ 1 2 3 4 C. F. Yoder, A. S. Konopliv, D. N. Yuan, EM Standish, WM Folkner. Tamaño del núcleo fluido de Marte a partir de la detección de la marea solar: [ ing. ] // Ciencia. - 2003. - T. 300, núm. 5617 (11 de abril). - S. 299-303. -doi : 10.1126 / ciencia.1079645 .
5. ↑ 1 2 Alex S. Konopliv, Sami W. Asmar, William M. Folkner, Özgür Karatekin, Daniel C. Nunes, Suzanne E. Smrekar, Charles F. Yoder, Maria T. Zuber. Campos de gravedad de alta resolución de Marte de MRO, gravedad estacional de Marte y otros parámetros dinámicos: [ ing. ] // Ícaro. - 2011. - T. 211, núm. Enero 1). - Art. 401-428. -doi : 10.1016 / j.icarus.2010.10.004 .
6. ↑ David E. Smith, William L. Sjogren, G. Leonard Tyler, Georges Balmino, Frank G. Lemoine, Alex S. Konopliv. El Campo de Gravedad de Marte: Resultados de Mars Global Surveyor : [ ing. ] // Ciencia. - 1999. - T. 286, núm. 5437 (1 de octubre). - S. 94-97. -doi : 10.1126 / ciencia.286.5437.94 .
7. ↑ 1 2 M. H. Acuña, J. E. P. Connerney, N. F., Ness, R. P. Lin, D. Mitchell, C. W. Carlson, J. McFadden, K. A. Anderson, H. Rème, C. Mazelle, D. Vignes, P. Wasilewski, P. Cloutier. Distribución Global de la Magnetización de la Corteza Descubierta por el Experimento MAG/ER del Topógrafo Global de Marte: [ ing. ] // Ciencia. - 1999. - T. 284, núm. 5415 (30 de abril). - S. 790-793. -doi : 10.1126 / ciencia.284.5415.790 .
8. ↑ Bertka, CM y Y. Fei. Mineralogía del interior marciano hasta las presiones límite entre el núcleo y el manto: [ ing. ] // J. Geophys. Res. - 1997. - T. 102, núm. B3 (10 de marzo). - S. 5251-5264. -doi : 10.1029/ 96JB03270 .
9. ↑ 1 2 3 APS X-rays Reveal Secrets Of The Martian Core , MarsDaily , Argonne: SpaceDaily (12 de enero de 2004). Archivado desde el original el 11 de agosto de 2014. Consultado el 2 de septiembre de 2017.
10. ↑ 1 2 3 4 Consejo Nacional de Investigación. 2. Estructura y actividad del interior y de la corteza ESTADO ACTUAL DEL CONOCIMIENTO // Evaluación de las prioridades de la misión y la ciencia de Marte  : [ ing. ] . — Informe del estudio de consenso. - Washington, DC: The National Academies Press, 2003. - 144 p. - ISBN 978-0-309-08917-3 .
11. ↑ Insight... sobre la evolución temprana de los planetas terrestres.  (Inglés)  (enlace inaccesible) . NASA. Consultado el 16 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 3 de noviembre de 2017.
12. ↑ 1 2 3 Alexandra Witze . Se ha medido el núcleo de Marte, y es sorprendentemente grande , Nature (17 de marzo de 2021). Archivado desde el original el 21 de marzo de 2021. Consultado el 25 de marzo de 2021.
13. ↑ 1 2 Hoja informativa de Williams, David R. Mars . Centro Nacional de Datos de Ciencias Espaciales . NASA (1 de septiembre de 2004). Consultado el 20 de agosto de 2017. Archivado desde el original el 12 de junio de 2010. (indefinido)
14. ↑ 1 2 3 4 Khan, A. y JAD Connolly. Restricción de la composición y el estado térmico de Marte a partir de la inversión de datos geofísicos: [ ing. ] // J. Geophys. Res. - 2008. - T. 113, núm. E7 (julio). — C. E07003. -doi : 10.1029/ 2007JE002996 .
15. ↑ 1 2 3 4 A. Rivoldini, T. Van Hoolst, O. Verhoeven, A. Mocquet, V. Dehant. Restricciones geodésicas sobre la estructura interior y la composición de Marte: [ ing. ] // Ícaro. - 2011. - T. 213, núm. 2 (junio). - S. 451-472. -doi : 10.1016 / j.icarus.2011.03.024 .
16. ↑ 1 2 3 4 N. Mangold, D. Baratoux, O. Witasse, T. Encrenaz, C. Sotin. Marte: un  pequeño planeta terrestre ] // La Revista de Astronomía y Astrofísica. - 2016. - V. 24, N° 1 (16 de diciembre). - S. 15. - doi : 10.1007/s00159-016-0099-5 .
17. ↑ 1 2 María T. Zuber. La corteza y el manto  de Marte ] // Naturaleza. - 2001. - T. 412 (12 de julio). - S. 237-244. -doi : 10.1038/ 35084163 .
18. ↑ 1 2 Baratoux, D., H. Samuel, C. Michaut, M. J. Toplis, M. Monnereau, M. Wieczorek, R. Garcia y K. Kurita. Restricciones petrológicas sobre la densidad de la corteza marciana: [ ing. ] // J. Geophys. Res. planetas - 2014. - T. 119, n. 7 (julio). - S. 1707-1727. -doi : 10.1002/ 2014JE004642 .
19. ↑ 1 2 J. E. P. Connerney, M. H. Acuña, P. J. Wasilewski, N. F. Ness, H. Rème, C. Mazelle, D. Vignes, R. P. Lin, D. L. Mitchell, P. A. Cloutier. Lineaciones magnéticas en la corteza antigua de Marte ] // Ciencia. - 1999. - T. 84, núm. 5415. - S. 794-798. -doi : 10.1126 / ciencia.284.5415.794 .
20. ^ Comunicado de prensa de MGS 99-56 . nasa.gov . Consultado el 7 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 18 de noviembre de 2016. (indefinido)
21. ↑ 1 2 T. V. Gudkova, V. N. Zharkov. Modelos de la estructura interna de Marte (Informe). Conferencia Lecturas de Sagitov - 2010. "El sistema solar y la Tierra: origen, estructura y dinámica" . Instituto Astronómico del Estado. ORDENADOR PERSONAL. Sternberg (2010). Consultado el 12 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 12 de septiembre de 2017. (indefinido)
22. ↑ Estructura interna . Consultado el 27 de marzo de 2011. Archivado desde el original el 21 de agosto de 2011. (indefinido)
23. ↑ InSight Mission Mars dio a conocer Archivado el 23 de julio de 2021 en Wayback Machine // INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS, 21 de julio de 2021
24. ↑ N. Dauphas y A. Pourmand. Hf–W–Th evidencia del rápido crecimiento de Marte y su condición de embrión planetario: [ ing. ] // Naturaleza. - 2011. - T. 473 (26 de mayo). - S. 489-492. -doi : 10.1038/ naturaleza10077 .
25. ↑ 1 2 Stevenson, núcleo y magnetismo de David J. Mars: [ ing. ] // Naturaleza. - 2001. - T. 412, núm. 6843 (12 de julio). - S. 214-219. -doi : 10.1038/ 35084155 .
26. ↑ Richard J. Walker. Elementos altamente siderófilos en la Tierra, la Luna y Marte: Actualización e implicaciones para la acreción y diferenciación planetaria: [ ing. ] // Chemie der Erde - Geoquímica. - 2009. - T. 69, núm. 2.- S. 101-125. -doi : 10.1016/ j.chemer.2008.10.001 .
27. ↑ Guillermo Kremer . ¿El oro viene del espacio exterior?  (inglés) , BBC News Magazine  (19 de septiembre de 2013). Archivado desde el original el 12 de septiembre de 2017. Consultado el 10 de septiembre de 2017.
28. ↑ Brandon AD, Puchtel IS, Walker RJ, Day JMD, Irving AJ, Taylor LA Evolución del manto marciano inferida a partir de isótopos 187Re-187Os y sistemática de abundancia de elementos altamente siderófilos de meteoritos de shergottita: [ ing. ] // Geochim Cosmochim Acta. - 2012. - T. 76 (1 de enero). - S. 206-235. -doi : 10.1016/ j.gca.2011.09.047 .
29. ↑ Borg, Lars E.; Brennecka, Gregory A.; Symes, Steven JK Escala de tiempo de acreción e historia de impacto de Marte deducida de la sistemática isotópica de meteoritos marcianos: [ ing. ] // Geochimica et Cosmochimica Acta. - 2016. - T. 175 (febrero). - S. 150-167. — ISSN 0016-7037 . -doi : 10.1016/ j.gca.2015.12.002 .
30. ↑ Elkins-Tanton LT, Hess PC, Parmentier EM Posible formación de corteza antigua en Marte a través de procesos del océano de magma  : [ ing. ] // J Geophys Res. - 2005. - T. 110, núm. E12 (12 de octubre). — C.E12S01. -doi : 10.1029 / 2005/E002480 .
31. ↑ 5-15% en volumen en la capa cercana a la superficie con una profundidad de 80-150 km y hasta un 20% en una más profunda - 100-200 km
32. ↑ Grott M. et al. Evolución a largo plazo del sistema corteza-manto marciano: [ ing. ] // Reseñas de ciencia espacial. - 2013. - T. 174, n. 1-4 (enero). - Art. 49-111. -doi : 10.1007 / s11214-012-9948-3 .
33. ↑ Morschhauser A, Grott M, Breuer D. Reciclaje de la corteza, deshidratación del manto y evolución térmica de Marte: [ ing. ] // Ícaro. - 2011. - T. 212, núm. 2 (abril). - S. 541-558. -doi : 10.1016 / j.icarus.2010.12.028 .

Enlaces

• Mapa de gravedad de Marte GMM-3

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