La dicotomía marciana. ¿Por qué Marte tiene dos hemisferios radicalmente distintos?

Por Juan Ángel Vaquerizo (CSIC-INTA)*

Marte tiene dos caras: el hemisferio norte está hundido, es una zona deprimida y muy lisa que presenta pocos impactos de meteoritos, mientras que el hemisferio sur está sobreelevado respecto al norte y está plagado de cráteres. Esta diferencia es lo que se conoce como dicotomía marciana. La disparidad entre hemisferios es una de las singularidades de nuestro vecino que ha despertado más curiosidad y, por ende, ha sido motivo de estudio desde su descubrimiento. Y aún sigue siéndolo, porque no existe consenso sobre el origen de esta característica fundamental del planeta, que refleja la historia geológica del mismo y también la posible presencia de agua en el pasado.

Mapa topográfico de Marte. / NASA/JPL

Mapa topográfico de Marte. / NASA/JPL

Desde los años sesenta del siglo XX, la exploración planetaria ha permitido aumentar el conocimiento sobre la geología y geografía marcianas –la geografía de Marte se conoce con el nombre de areografía, término proveniente de Ares (equivalente griego al dios romano Marte), y consiste en la caracterización y cartografiado de las regiones de Marte-. Gracias a las naves espaciales que han sobrevolado u orbitado el planeta, tenemos en la actualidad un gran conocimiento sobre sus accidentes geográficos y sus características superficiales: volcanes, cañones, antiguos lechos de río, canales de descarga y vastas regiones salpicadas de cráteres. Todos estos elementos permiten establecer los diferentes procesos geológicos que han tenido lugar a lo largo del tiempo, modelando el planeta rojo a escala global: vulcanismo, actividad tectónica, acción del agua líquida y del hielo y, claro está, impactos de meteoritos.

Para poder cartografiar la superficie de Marte, y en consecuencia las elevaciones del planeta, se definió un nivel de elevación cero o datum. Con el agua en mente, el datum marciano se define como la elevación en la que se alcanzan los valores de presión y temperatura del punto triple del agua, es decir, aquellos para los que el agua puede estar simultáneamente en los tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Estos valores son una presión atmosférica de 610,5 Pa (6,1173 mb) y una temperatura de 273,16 K (0,01 oC). Para hacerse una idea, la cuenca más profunda de Marte y una de las mayores del Sistema Solar, Hellas Planitia, está muy por debajo del datum marciano y se encuentra a más de 7 kilómetros de profundidad.

Cráteres en Hellas Planitia. / ESA/DLR/FU Berlín

Cráteres en Hellas Planitia. / ESA/DLR/FU Berlín

Pero el descubrimiento de la dicotomía marciana llega con los primeros mapas completos del planeta. Entre 1998 y 1999 el instrumento Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA), un altímetro láser a bordo de la nave Mars Global Surveyor de la NASA, generó el mapa topográfico más preciso jamás realizado. MOLA recolectaba al día en torno a 900.000 medidas de elevación con una sensibilidad tan alta que el rango de error en elevación, de media, era de tan solo 13 metros. Con toda esta información -en total se utilizaron 27 millones de medidas de elevación recopiladas por el instrumento para conformar el mapa global-, se observó que la dicotomía de Marte tiene tres expresiones físicas globales:

Topografía de Marte

La parte norte del planeta es una inmensa depresión respecto a la parte sur. La dicotomía distingue entre las denominadas tierras altas (uplands) del sur y las tierras bajas (lowlands) del norte. Los datos altimétricos muestran que las tierras bajas son entre 3 y 6 km más bajas que las tierras altas del sur. Esta característica del relieve marciano recuerda la diferencia de elevación entre los continentes y los fondos oceánicos de la Tierra.

Densidad de cráteres de impacto

También existe una acusada diferencia en la densidad de cráteres de impacto, mucho menos numerosos en las tierras bajas del norte. En el hemisferio sur aparecen regiones plagadas de grandes cráteres y caracterizadas por superficies abruptas. En contraste, las lowlands situadas al norte presentan pocos cráteres grandes, su suelo es muy llano y muestran otros tipos de elementos que indican que han ocurrido extensos procesos de renovación de su superficie, como coladas de lava y grandes inundaciones.

Grosor de la corteza

Existe además una gran diferencia en el grosor de la corteza entre los dos hemisferios, mayor en las tierras altas del sur que en las tierras bajas del norte. Las uplands del sur tienen un grosor máximo aproximado de 58 km, mientras que las lowlands del norte apenas alcanzan los 32 km de grosor.

Estas tres manifestaciones físicas de la dicotomía no coinciden exactamente, de modo que no es posible trazar una frontera exacta de separación ni asegurar que todas ellas se deban a una misma causa. No obstante, se considera que el origen de la dicotomía es único y que produjo como resultado los tres aspectos observados. Asimismo, hay bastante acuerdo en que la dicotomía de Marte parece ser extremadamente antigua, que se originó en una etapa muy temprana del planeta, al comienzo de la evolución geológica de Marte, cuando la corteza estaba recién formada o terminando de formarse.

Mapas topográficos de relieve sombreado de muy alta resolución producidos por el equipo científico de MOLA. / NASA/MOLA

Mapas topográficos de relieve sombreado de muy alta resolución producidos por el equipo científico de MOLA. / NASA/MOLA

En la actualidad hay dos posibles hipótesis sobre el origen de la dicotomía: una endógena y otra exógena. La endógena establece que la dicotomía es el resultado de procesos convectivos asimétricos en el manto de Marte que produjeron el adelgazamiento de la corteza en la parte norte del planeta y un engrosamiento en el sur. La otra explicación, la exógena, parece contar con un mayor consenso y establece que la dicotomía es el resultado de un impacto gigantesco. Un impacto en Marte de un objeto de entre 1.600 y 2.700 km de tamaño -como los que existían en el Sistema Solar en la época estimada- habría sido capaz de crear una cuenca de impacto tan grande como Vastitas Borealis, nombre con el que se conoce a la inmensa llanura del hemisferio norte. El tamaño de esta zona, de 10.600 km de longitud y 8.500 km de anchura (Asia, Europa y Australia juntas), y su forma elíptica hacen plausible que sea el resultado de un gran impacto. Pero, por ahora, ese gran impacto es solo una hipótesis.

 

 

* Juan Ángel Vaquerizo es el responsable de la Unidad de Cultura Científica del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) y autor del libro Marte y el enigma de la vida (CSIC-Catarata) de la colección ¿Qué sabemos de?

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