El agua movió rocas en Marte a lo largo de 45 kilómetros

Investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania han determinado que guijarros encontrados en Marte, fueron removidos a lo largo de un cauce acuático a lo largo de unos 45 kilómetros. En un estudio publicado en «Nature Communications», los geofísicos de Penn State Douglas Jerolmack y Gabor Domokos informan del primer método para estimar cuantitativamente la distancia de transporte de piedras de río de acuerdo exclusivamente con su forma.

Lo llamativo es que ese método ha sido aplicado a guijarros encontrados en 2012 por el rover Curiosity en un antiguo cauce en Marte. Estiman que esas piedras marcianas fueron movidas por el agua a 45 kilómetros desde su ubicación original, proporcionando evidencia adicional para la idea de que Marte tuvo alguna vez un extenso sistema de ríos, condiciones que podrían albergar vida.

Jerolmack, profesor asociado en el Departamento de Tierra y Ciencias Ambientales y autor principal del estudio, aportó experiencia en geofísica para el estudio, mientras que el co-autor Domokos desarrolló los modelos matemáticos en los que se basó el estudio.

El desarrollo de una comprensión cuantitativa de las formas de los guijarros comenzó con el trabajo de Domokos, cuya investigación fue provocada por el descubrimiento de Gomboc, un objeto tridimensional curioso con sólo dos puntos de equilibrio estático. La forma de Gomboc resultó de su autodrizamiento sobre una superficie horizontal que no tenía peso inferior añadido. La propiedad de autodrizamiento es resultado de la forma por sí sola, que se determina al 0,01 por ciento de exactitud por sus propiedades mecánicas únicas, informa Penn State en un comunicado.

A medida que el número de puntos de equilibrio estático en un objeto tiende a reducirse durante la abrasión natural, Gomboc representa el objetivo final de este proceso e ilustra cómo la forma por sí sola puede transportar información vital sobre la historia natural. Domokos pronto se dio cuenta que el reciente trabajo pionero en la matemática pura -la prueba de la esquiva conjetura de Poincaré- podría ser adaptada para describir la geometría de las estructuras tridimensionales y cómo estas formas evolucionan.

Las rocas que fluyen en los ríos evolucionan en forma de ser erosionada contra otras rocas en el lecho del río, perdiendo poco a poco la masa y asumiendo una forma más suave y redondeada. La teoría geofísica vigente vincula la historia del transporte de una piedra a la masa que pierde debido a las colisiones con otras piedras. Pero los datos de masa no están disponibles para los guijarros marcianos. Así que los investigadores establecieron el ambicioso objetivo de que la determinación de la masa perdida de un guijarro esté basada exclusivamente en su forma actual.

El trabajo de Domokos mostró que, cuando dos partículas de tamaño similar se golpean entre sí, la forma en que influyen en la forma de la una a la otra se puede reducir a un problema puramente geométrico, sin importar el material de la roca o el medio ambiente en el que se está moviendo.

El equipo de investigación fue al laboratorio para probar esta teoría, rodando fragmentos de piedra caliza en un tambor y periódicamente haciendo una pausa para grabar sus cambios en la forma y la pérdida de masa. El patrón de cambio de forma de las rocas se ajustó a la curva establecida por la teoría matemática.

A continuación, los investigadores fueron a un río de montaña en Puerto Rico, donde también encontraron una tendencia entre la evolución de la forma y pérdida de masa que estaba de acuerdo con el modelo geométrico que Domokos había desarrollado. Como una confirmación adicional, se realizó un análisis similar sobre las rocas en un abanico aluvial e Nuevo México. Con estos datos, demostraron que pueden inferir la distancia que un guijarro viajó desde su fuente utilizando sólo la silueta de la piedra.

Con los datos de laboratorio y de campo en la mano, se dirigieron a las muestras extraterrestres. Usando imágenes de acceso público de guijarros redondeados en Marte tomadas por la misión Curiosity, se realizó un análisis basado en los modelos que el equipo había establecido. Los resultados sugieren que las piedras habían perdido aproximadamente el 20 por ciento de su volumen.

Para traducir la pérdida de masa en una distancia recorrida, se aplicaron los cálculos terrestres al material de basalto encontrado en Marte, con una corrección ateniendo a la gravedad marciana reducida. Llegaron al convencimiento de que las piedras habían viajado unos 50 kilómetros desde su fuente, posiblemente el borde de un cráter a unos 30 kilómetros en línea recta.