Recursos minerales en Marte

Marte puede contener minerales que serían muy útiles para los colonos potenciales . ^{[1] [2]} La abundancia de características volcánicas junto con la formación generalizada de cráteres son una fuerte evidencia de una variedad de minerales. ^[3] Si bien no se puede encontrar nada en Marte que justifique el alto costo de transporte a la Tierra, cuantos más minerales puedan obtener los futuros colonos de Marte, más fácil será construir colonias allí. ^[4]

Los depósitos de minerales se producen con la ayuda de grandes cantidades de calor. En Marte, el calor puede provenir de la roca fundida que se mueve bajo el suelo y de los impactos de cráteres. La roca líquida bajo el suelo se llama magma . Cuando el magma se asienta en cámaras subterráneas, enfriándose lentamente durante miles de años, los elementos más pesados ​​se hunden. Estos elementos, incluidos el cobre , el cromo , el hierro y el níquel , se concentran en el fondo. ^[5] Cuando el magma está caliente, muchos elementos son libres de moverse. A medida que avanza el enfriamiento, los elementos se unen entre sí para formar compuestos químicos o minerales . Debido a que algunos elementos no se unen fácilmente para formar minerales, existen libremente después de que casi todos los demás elementos se hayan unido en compuestos o minerales. Los elementos restantes se denominan elementos incompatibles. ^[6] Algunos de ellos son bastante útiles para los humanos. Algunos ejemplos incluyen niobio , un metal utilizado en la producción de superconductores y aceros especiales , lantano y neodimio , y europio para monitores de televisión y bombillas LED de bajo consumo . ^[7] Después de que la masa de magma se ha enfriado y se ha congelado o cristalizado en su mayor parte en un sólido, queda una pequeña cantidad de roca líquida. Este líquido contiene sustancias importantes como plomo , plata , estaño , bismuto y antimonio . ^[8] A veces, los minerales en la cámara de magma están tan calientes que ocupan un estado gaseoso. Otros se mezclan con agua y azufre en soluciones acuosas. Los gases y las soluciones ricas en minerales eventualmente se abren camino hacia las grietas y se convierten en vetas minerales útiles . Los minerales de mena, incluidos los elementos incompatibles, permanecen disueltos en la solución caliente y luego cristalizan cuando la solución se enfría. ^[9] Los depósitos creados por medio de estas soluciones calientes se denominan depósitos hidrotermales. Algunos de los depósitos más importantes del mundo de oro , plata, plomo, mercurio , zinc y tungsteno comenzaron de esta manera. ^{[10] [11] [12]} Casi todas las minas en las Black Hills del norte de Dakota del Sur llegaron a existir debido a depósitos de minerales en agua caliente. ^[13] Las grietas a menudo se forman cuando una masa de magmaEl magma se enfría porque se contrae y se endurece al enfriarse. Las grietas se producen tanto en la masa de magma congelado como en las rocas circundantes, por lo que el mineral se deposita en cualquier tipo de roca que se encuentre cerca, pero los minerales del mineral primero tuvieron que ser concentrados mediante una masa fundida de magma. ^[14]

Una investigación realizada en la Universidad Estatal de Luisiana encontró diferentes tipos de materiales volcánicos alrededor de los volcanes de Elysium Mons . Esto demostró que Marte puede tener una evolución de magma. Esto lleva a la posibilidad de encontrar minerales útiles para una futura población humana en Marte. ^{[15] [16]}

La presencia de numerosos volcanes enormes en Marte muestra que en el pasado hubo grandes zonas muy calientes. El monte Olimpo es el volcán más grande del sistema solar; Ceraunius Tholus , uno de sus volcanes más pequeños, se acerca a la altura del monte Everest de la Tierra .

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  Región del Monte Olimpo que muestra varios volcanes grandes
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  El volcán inferior es Ceraunius Tholus y el volcán superior es Uranius Tholus , como se ve desde la cámara del orbitador de Marte del Mars Global Surveyor . Ceraunius Tholus es casi tan alto como el monte Everest de la Tierra .
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  Flujo de lava, visto desde THEMIS . Observe la forma de los bordes.

Hay pruebas sólidas de que existen fuentes de calor mucho más extendidas en forma de diques , que indican que el magma se desplazó por debajo del suelo. Los diques tienen forma de muros y cortan capas de roca. ^[17] En algunos casos, los diques de Marte han quedado expuestos por la erosión .

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  Posible dique en el cuadrángulo de Syrtis Major visto por HiRISE en el marco del programa HiWish
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  Diques en Arabia, vistos por HiRISE, bajo el programa HiWish . Estas características rectas pueden indicar dónde podrían encontrar depósitos minerales valiosos los futuros colonos. La barra de escala mide 500 metros.
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  Posible dique en el cuadrángulo de Thaumasia , visto por HiRISE en el marco del programa HiWish. Los diques pueden haber depositado minerales valiosos.
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  Posibles diques en el cuadrángulo de Oxia Palus , vistos por HiRISE en el marco del programa HiWish
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  Posible dique, tal como lo vio HiRISE en el marco del programa HiWish. Imagen ubicada en el cuadrángulo de Iapygia .
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  Las crestas rectas pueden ser diques por los que alguna vez fluyó roca líquida. La imagen es de Huo Hsing Vallis en Syrtis Major, tal como la vio THEMIS.
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  El dique cerca del cráter Huygens aparece como una estrecha línea oscura que va desde la parte superior izquierda a la parte inferior derecha, como se ve desde THEMIS.
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  Diques vistos por HiRISE con el programa HiWish. Imagen de la región de Nilosyrtis, en el cuadrángulo de Casius .
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  Diques cerca de Spanish Peaks, Colorado. Diques como estos son comunes en Marte.

Grandes áreas de Marte contienen depresiones, llamadas fosas, que los geólogos clasifican como fosas tectónicas . Se extienden miles de kilómetros desde los volcanes. ^[18] Se cree que los diques ayudaron a la formación de fosas tectónicas. ^{[19] [20] [21]} Muchas, tal vez la mayoría, de las fosas tectónicas tenían diques debajo de ellas. Se esperaría que hubiera diques y otras intrusiones ígneas en Marte porque los geólogos creen que la cantidad de roca líquida que se movió bajo el suelo es mayor que la que vemos en la superficie en forma de volcanes y flujos de lava. ^[22]

En la Tierra, los vastos paisajes volcánicos se denominan grandes provincias ígneas (LIP); dichos lugares son fuentes de níquel, cobre, titanio , hierro, platino, paladio y cromo . ^{[4] [23] La región} Tharsis de Marte , que contiene un grupo de volcanes gigantes, se considera una LIP.

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  Graben en Memnonia Fossae, visto por HiRISE. Se cree que este graben es el resultado de diques magmáticos en lugar de estiramiento tectónico regional (la barra de escala es de 1,0 km).
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  Las fosas de Cerberus en el cuadrángulo del Elíseo , vistas por HiRISE

Además del calor generado por la roca fundida, Marte ha recibido mucho calor cuando los asteroides impactaron su superficie, lo que provocó cráteres gigantes . El área alrededor de un gran impacto puede tardar cientos de miles de años en enfriarse. ^[4]

Durante ese tiempo, el hielo en el suelo se derretirá, calentará, disolverá los minerales, luego los depositará en grietas o fallas que se produjeron con el impacto. Los estudios en la Tierra han documentado que se producen grietas y que las vetas de minerales secundarios se rellenan en las grietas. ^{[24] [25] [26] [27]} Las imágenes de los satélites que orbitan Marte han detectado grietas cerca de los cráteres de impacto. ^[28] El rover Opportunity ha encontrado áreas de alteración térmica acuosa y de bajo grado en el borde del cráter Endeavour . ^[29] Estas se encuentran cerca de juntas y fracturas que permitieron la circulación profunda de fluidos que causó la alteración química y térmica de las rocas. Por lo tanto, el área alrededor de los cráteres marcianos puede contener una variedad de minerales que se produjeron como resultado indirecto de un impacto. ^[30]

El calor de los impactos es el resultado de varios procesos. Inmediatamente después de un impacto, se produce un rebote en el suelo que hace que las rocas más calientes se eleven a la superficie. Sin embargo, la mayor parte del calor proviene de la energía cinética que se produce durante el impacto. Este enorme calor crea varios productos útiles que pueden comenzar a formarse temprano y luego continuar durante algún tiempo. Estos se denominan "depósitos epigenéticos". La circulación de fluidos ricos en minerales calientes en las fracturas del impacto causa hidrotermalismo. Ejemplos importantes son los sulfuros de Cu-Ni en el Complejo Ígneo de Sudbury en Canadá . Durante varios años, estos minerales del área de Sudbury tuvieron un valor de $ 2 mil millones cada año. La formación Sudbury nos ha proporcionado minerales de zinc , cobre , oro y plomo . ^{[25] [31]}

Un equipo de investigadores que estudia el cráter Auki ha encontrado pruebas sólidas de hidrotermalismo . Este cráter contiene crestas que pueden haberse producido después de que se formaran fracturas con un impacto. Utilizando instrumentos en el Mars Reconnaissance Orbiter, encontraron los minerales esmectita , sílice , zeolita , serpentina , carbonato y clorita que son comunes en los sistemas hidrotermales inducidos por impacto en la Tierra. ^{[32] [33] [34] [35] [36] [37]} Hay otras pruebas de sistemas hidrotermales posteriores al impacto en Marte de otros científicos que estudiaron otros cráteres marcianos. ^{[38] [39] [40]}

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  Vista panorámica del cráter Auki, tal como lo vio CTX
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  Vista cercana de la parte central del cráter Auki, como la ve HiRISE. La flecha indica las crestas. Hay dunas de arena cerca de la parte superior de la imagen.
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  Vista cercana de las crestas de la imagen HiRISE anterior. La flecha indica una cresta en forma de X.
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  Vista cercana de la sección central del cráter Auki que muestra las crestas con una flecha. La imagen es una ampliación de una imagen anterior de HiRISE.

La superficie de Marte contiene abundante evidencia de un clima más húmedo en el pasado junto con hielo congelado en el suelo hoy; por lo tanto, es muy posible que se pudieran establecer sistemas hidrotermales a partir del calor del impacto. La Mars Odyssey de la NASA en realidad midió la distribución del hielo desde la órbita con un espectrómetro de rayos gamma . ^[41] Por lo tanto, en el pasado, mucha agua podría haber estado disponible para circular en grietas y depositar nuevos minerales. Este proceso, llamado alteración hidrotermal , se ha encontrado en un meteorito de Marte. La investigación, publicada en febrero de 2011, detalló el descubrimiento de minerales de arcilla, serpentina y carbonato en las vetas de un meteorito marciano nakhlite . ^{[42] [43]} El módulo de aterrizaje Phoenix , cuya explosión del motor del cohete en realidad expuso una capa de hielo, observó cómo el hielo se derretía (el hielo desapareció por sublimación). ^{[44] [45]}

Dado que el 30% de los aproximadamente 180 cráteres de impacto de la Tierra contienen minerales o petróleo y gas, parece que la formación de cráteres promueve el desarrollo de recursos naturales ^[46]. Algunos de los minerales producidos a partir de efectos relacionados con el impacto en la Tierra incluyen minerales de hierro , uranio , oro , cobre y níquel . Se estima que el valor de los materiales extraídos de las estructuras de impacto es de 5 mil millones de dólares al año solo para América del Norte. ^[25]

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  Topografía de la zona de la cuenca Hellas. Este es uno de los impactos que habrían tardado muchos miles de años en enfriarse. Es posible que se hayan depositado muchos minerales mientras esta zona se enfriaba.
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  Topografía de la cuenca de Argyre, la principal característica del cuadrángulo de Argyre. Este gran cráter de impacto también habría tardado muchos miles de años en enfriarse.

Desde hace algún tiempo, la comunidad científica acepta que un grupo de meteoritos proviene de Marte. Como tales, representan muestras reales del planeta y han sido analizadas en la Tierra con el mejor equipo disponible. En estos meteoritos, llamados SNC , se han detectado muchos elementos importantes. El magnesio , el aluminio , el titanio , el hierro y el cromo son relativamente comunes en ellos. Además, se han encontrado cantidades traza de litio , cobalto , níquel, cobre, zinc, niobio, molibdeno , lantano, europio, tungsteno y oro. Es muy posible que en algunos lugares estos materiales puedan estar lo suficientemente concentrados como para ser extraídos de manera económica. ^[47]

Las sondas Viking I , Viking II , Pathfinder , Opportunity Rover y Spirit Rover identificaron aluminio, hierro, magnesio y titanio en el suelo marciano. ^[48] Opportunity encontró pequeñas estructuras, llamadas "arándanos", que resultaron ser ricas en hematita , un mineral importante de hierro. ^[49] Estos arándanos se podían recolectar fácilmente y reducir a hierro metálico que se podía usar para fabricar acero.

Además, los rovers Spirit y Opportunity encontraron meteoritos de níquel y hierro en la superficie de Marte. ^{[50] [51]} Estos también podrían usarse para producir acero . ^[52]

En diciembre de 2011, el rover Opportunity descubrió una veta de yeso que sobresalía del suelo. Las pruebas confirmaron que contenía calcio, azufre y agua. El mineral yeso es el que mejor se corresponde con los datos. Probablemente se formó a partir de agua rica en minerales que se movía a través de una grieta en la roca. La veta, llamada "Homestake", se encuentra en la llanura Meridiani de Marte. Homestake se encuentra en una zona donde el lecho rocoso sedimentario rico en sulfatos de las llanuras se encuentra con un lecho rocoso volcánico más antiguo expuesto en el borde del cráter Endeavour . ^[53]

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  Heat Shield Rock fue el primer meteorito identificado en otro planeta. Está compuesto en un 93 % de hierro.

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  La sonda Viking tomó esta fotografía de la superficie marciana y analizó el suelo.

Las dunas de arena oscura son comunes en la superficie de Marte. Su tono oscuro se debe a la roca volcánica llamada basalto. Se cree que las dunas de basalto contienen los minerales cromita , magnetita e ilmenita . ^[54] Dado que el viento las ha reunido, ni siquiera es necesario extraerlas, solo sacarlas. ^[55] Estos minerales podrían proporcionar a los futuros colonos cromo, hierro y titanio.

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  Dunas oscuras (probablemente de basalto ) que forman una mancha oscura en el cuadrángulo de Noachis . Imagen de Mars Global Surveyor.
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  Vista panorámica de las dunas de Noachis, tal como las vio HiRISE
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  Vista de cerca de las dunas en la imagen anterior, tal como las vio HiRISE. Observe cómo la arena apenas cubre algunas rocas.

En teoría, existen recursos minerales en Marte. ^[55] Además, un equipo sensible puede predecir dónde buscarlos, como alrededor de cráteres y cerca de regiones volcánicas. A medida que se recopilen más imágenes, se recopilará más información que ayudará a mapear mejor las ubicaciones de estructuras más pequeñas, como diques, que indican actividad ígnea intrusiva (bajo la superficie). Más adelante, naves voladoras no tripuladas con dispositivos de medición de gravedad y magnetismo podrán determinar las ubicaciones exactas de los depósitos minerales.

• Cinturón de asteroides  : región entre las órbitas de Marte y Júpiter
• Cráter Auki  – Cráter en MartePáginas que muestran descripciones breves de los objetivos de redireccionamiento
• Composición de Marte  – Rama de la geología de Marte
• Dique (geología)  : Una capa de roca que se forma en una fractura de un cuerpo rocoso preexistente.
• Geología de Marte  : estudio científico de la superficie, la corteza y el interior del planeta Marte.
• Cráter de impacto  : depresión circular en un cuerpo astronómico sólido formada por el impacto de un objeto más pequeño.
• Evento de impacto  : colisión de dos objetos astronómicos
• Redes de crestas lineales
• Mineralogía de Marte  – Panorama de la mineralogía de Marte
• Agua en Marte  – Estudio del agua presente y pasada en Marte