Effusive sedimentary volcanism experimentally reproduced under Martian-like conditions
Este estudio demuestra, mediante experimentos y modelado, que la ebullición rápida bajo condiciones de baja presión similares a las de Marte mantiene activamente el vulcanismo sedimentario al impulsar erupciones de lodo acopladas, balísticas y efusivas, en lugar de suprimirlas como se había asumido anteriormente.
Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Esta es una explicación generada por IA del artículo a continuación. No ha sido escrita ni avalada por los autores. Para mayor precisión técnica, consulte el artículo original. Leer descargo de responsabilidad completo
Imagina que eres un detective tratando de resolver un misterio sobre cómo los planetas obtienen sus bultos y moretones. Durante mucho tiempo, los científicos han estado desconcertados por extrañas colinas y ríos de aspecto lodoso en Marte y en lunas heladas como Europa. Parecen haber sido hechos por volcanes, pero hay un problema: el aire en Marte es tan delgado (casi un vacío) y tan frío que, si derramaras un cubo de agua allí, debería hervir instantáneamente, congelarse y convertirse en un bloque sólido de hielo. Es como intentar hacer una bola de nieve en una fundición de hierro; la física sugiere que el lodo líquido no debería poder fluir ni construir montañas porque se congelaría antes de poder moverse. Esta es la gran pregunta: ¿Cómo podrían ocurrir estos "volcanes de lodo" en un entorno tan hostil y gélido? Para entender esto, necesitamos saber algunas cosas. Primero, "líquido metaestable" es solo una forma elegante de decir un líquido que es técnicamente inestable y quiere cambiar de estado (como el agua que quiere hervir o congelarse) pero aún no lo ha hecho del todo. Segundo, "vulcanismo sedimentario" es cuando lodo o una mezcla espesa erupciona desde el suelo, construyendo conos o fluyendo como lava, pero hecho de tierra húmeda en lugar de roca caliente. Finalmente, "criovulcanismo" es la versión helada de esto, donde agua o lodo helado erupciona en mundos congelados. El misterio es si estos líquidos pueden realmente permanecer líquidos y fluir lo suficiente como para construir las formas de relieve que vemos, o si simplemente se congelan sólidos de inmediato.
Aquí es donde entra un equipo de científicos que decidió dejar de adivinar y empezar a construir un mini-Marte en un laboratorio. Querían ver qué sucede cuando tomas un cubo de lodo viscoso y de repente lo expones al aire delgado y frío de Marte. En lugar de simplemente verter lodo en una cámara de vacío (lo que lo congelaría demasiado rápido), idearon un truco ingenioso. Construyeron una "olla a presión" hecha de hielo. Tomaron una bandeja de arena, la congelaron y luego vertieron su mezcla especial de lodo (agua, sulfato de magnesio y arcilla) en un agujero. Luego, dejaron que la superficie de ese lodo se congelara, creando una tapa de hielo dura. Esta tapa mantuvo el lodo líquido debajo, manteniéndolo seguro y presurizado. Una vez que la tapa fue lo suficientemente fuerte, calentaron la parte inferior de la bandeja solo un poquito. ¡Este calor debilitó la tapa de hielo desde abajo hasta que estalló!
Cuando ese sello de hielo se rompió, el lodo atrapado quedó repentinamente expuesto a la baja presión de la cámara (unos 4.5 mbar, que es como la presión del aire en Marte). Los científicos esperaban que el lodo se congelara instantáneamente y dejara de moverse. En cambio, sucedió algo salvaje. La caída repentina de presión hizo que el agua atrapada dentro del lodo hirviera violentamente. Esta ebullición no detuvo la erupción; la impulsó. El burbujeo creó una presión que disparó el lodo fuera del suelo como un géiser.
El experimento mostró que la erupción ocurrió en dos actos distintos, algo así como un concierto de rock. Primero, hubo una fase "balística". El lodo hirviendo salió disparado en pequeñas gotas y trozos, volando por el aire y aterrizando en un anillo alrededor del agujero. Parecía una fuente de lodo. Algunas de las gotas más pequeñas volaron lejos, mientras que los trozos más grandes y pesados aterrizaron justo al lado de la ventilación. Aquí está la parte mágica: aunque el exterior de estas gotas se congeló instantáneamente en una fina capa de hielo (como un recubrimiento de chocolate sobre un pudín de chocolate caliente), el interior se mantuvo cálido y líquido. Debido a que aterrizaron cerca de la ventilación, se amontonaron.
Entonces llegó el segundo acto: la fase "efusiva". A medida que el lodo seguía acumulándose cerca del agujero, comenzó a fusionarse. Los centros cálidos y líquidos de las gotas congeladas se derritieron juntos, formando un río continuo y fluido de lodo que se extendió por la arena. La erupción evolucionó de disparar lodo al aire a expulsarlo lentamente, construyendo un pequeño cono y fluyendo por los lados. Los científicos descubrieron que el tamaño del "reservorio" subterráneo importaba mucho. Un reservorio más pequeño hacía un cono limpio y empinado, mientras que un reservorio más grande mantenía el lodo fluyendo por más tiempo, creando flujos más anchos y planos.
El artículo sugiere que este proceso —don donde la ebullición impulsa el lodo hacia afuera, y los trozos voladores se amontonan para formar un río que fluye— es exactamente cómo esos extraños volcanes de lodo en Marte podrían haberse formado. Esto demuestra que la ebullición rápida y la congelación no detienen el lodo; de hecho, ayudan a que se mueva y construya estructuras. Los investigadores utilizaron modelos computacionales para verificar si el lodo se mantendría lo suficientemente caliente durante su vuelo, y las matemáticas dicen que sí: las gotas permanecen líquidas por dentro el tiempo suficiente para aterrizar y fluir. Aunque el experimento fue pequeño (usando una bandeja del tamaño de una mesa de café) y el lodo era una mezcla simple, los resultados sugieren fuertmente que las leyes de la física permiten que estas erupciones de lodo ocurran en Marte y otros mundos helados, incluso en el frío extremo. Resulta que aquello que pensábamos que mataría la erupción (la ebullición) es en realidad el motor que la mantiene en marcha.
¿Ahogado en artículos de tu campo?
Recibe resúmenes diarios de los artículos más novedosos que coincidan con tus palabras clave de investigación — con resúmenes técnicos, en tu idioma.