Bloques de hielo de CO2 crean barrancos sinuosos en las dunas marcianas

Extrañas trincheras serpentean a través de Marte como firmas dejadas apresuradamente. Un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Utrecht informa que los bloques de hielo de CO2 pueden cavar estos barrancos al separar la arena con gas vaporizado, no con agua líquida. En experimentos de laboratorio realizados bajo la presión del aire marciano, los investigadores reprodujeron canales rectos y sinuosos con terminaciones en forma de hoyos que coinciden con características reales vistas por la cámara HiRISE de la NASA.

El trabajo se centra en los llamados barrancos de dunas lineales que se agrupan en las latitudes medias del sur de Marte. Durante años, algunos científicos vincularon estos canales con flujos de escombros húmedos durante épocas más cálidas. Esa idea entrañaba grandes riesgos para la habitabilidad. Sin embargo, el monitoreo de alta resolución ha demostrado que los barrancos se despiertan a fines del invierno y en la primavera, justo cuando se forma la escarcha estacional de CO2 y luego desaparece. Los nuevos experimentos cierran el círculo al capturar cómo los bloques de CO2 pueden deslizarse o excavarse pendiente abajo y esculpir las mismas crestas y hoyos distintivos observados en las dunas marcianas.

Imagínese una empinada pendiente de arena dentro de una cámara de Marte. El equipo arrojó bloques de hielo de CO2 sobre la arena y filmó los resultados con cámaras de alta velocidad. En ángulos más pronunciados, los bloques se deslizaban rápidamente, tallando surcos poco profundos con débiles diques. En pendientes más suaves, la física cambió. El gas sublimante generó presión bajo el hielo, fluidizó la arena y arrojó granos balísticamente. Luego, el bloque se hundió en la superficie y avanzó lentamente mientras excavaba canales profundos flanqueados por altos diques. Vistos desde arriba, algunas huellas se retorcieron y curvaron cuando pequeñas ondas parecidas a baches empujaron el bloque fuera de línea, una coincidencia cercana a las extrañas curvas observadas en Marte.

“El bloque de hielo de CO2 comenzó a excavar en la pendiente y a moverse hacia abajo como un topo excavador o los gusanos de arena de Dune”.

Esa escena no es una metáfora superpuesta a la teoría. Es lo que captaron las cámaras, bajo presiones equivalentes a la delgada atmósfera de Marte. El grupo también modeló hasta dónde deberían volar los granos expulsados ​​en la gravedad marciana. Las trayectorias aumentan hasta el ancho de los diques y las profundidades de los canales medidas en la megaduna del cráter Russell, donde las imágenes de HiRISE incluso han captado bloques de hielo varados en los extremos de los barrancos. La historia que surge es una máquina de dos modos: deslizarse en la cima, excavar más abajo y luego una fase estacionaria final que excava un pozo terminal a medida que desaparece el último hielo.

De las heladas invernales a los bloques excavadores

Aquí está el ciclo propuesto. En el invierno austral, un manto de escarcha de CO2 cubre los campos de dunas, a veces de 70 centímetros de espesor. A medida que el sol primaveral calienta las laderas, las zonas se descongelan de manera desigual. Los bloques se desprenden de las crestas sombreadas y comienzan a moverse. En las caras empinadas se deslizan y arañan la superficie. A medida que la pendiente se relaja, los bloques disminuyen la velocidad, sacan el gas y excavan. La excavación es lenta pero poderosa, un lanzador de arena que construye diques grano a grano. Cuando el bloque llega al pie y se detiene, la sublimación continúa hasta que sólo queda un hoyo.

El equipo destaca que el tamaño del grano importa. La arena fina y bien seleccionada favoreció la excavación en la cámara. La arena más gruesa y mal seleccionada favorecía los deslizamientos o las pérdidas. Esa limitación podría explicar por qué no aparecen barrancos de dunas lineales en todas las laderas donde se produce CO2 estacional. También da a entender que estos accidentes geográficos codifican el microclima y las propiedades materiales, no sólo un mecanismo global único.

“En nuestra simulación, vi cómo esta alta presión de gas expulsa la arena alrededor del bloque en todas direcciones”

Esa cita captura la palanca clave. El aire de Marte se sitúa cerca de los 700 pascales. Bajo una presión tan baja, la conversión del hielo frío de CO2 en gas produce fuertes flujos de salida en relación con la Tierra. Esos flujos de salida pueden transportar arena lo suficientemente lejos como para construir los diques característicos. Es un argumento elegante porque no necesita agua líquida en ningún paso. La sinuosidad no es prueba de flujo de fluidos. Puede surgir de un sólido excavador que responde a pequeños golpes y variaciones de temperatura a lo largo de la pendiente.

Por qué es importante para Marte y para nosotros

El hallazgo reduce el caso de agua líquida reciente en estos barrancos específicos. Eso no descarta agua en otros lugares o en otros momentos. Insta a tener precaución al interpretar canales con curvas en mundos helados. Futuras misiones que obtengan imágenes de dunas en Europa o Titán podrían encontrar patrones similares. Si es así, este estudio ofrece un primer criterio físico antes de invocar la fusión.

Admito una silenciosa satisfacción por cómo una mecánica poco romántica todavía puede ofrecer maravillas. Un bloque blanco silba, la arena salta como chispas y crece una zanja. En la imagen HiRISE del cráter Matara, puedes rastrear esas trincheras como puntos oscuros a lo largo de una pendiente pálida, cada una de las cuales termina en un pozo redondo y ordenado. La vida no los talló. Pero la física lo hizo, con estilo.

Cartas de investigación geofísica: 10.1029/2024GL112860