Escala de tempo geológica marciana

A escala de tempo geológica marciana é um sistema de referência compartilhado por todas as disciplinas envolvidas com o estudo do planeta Marte , e particularmente da geologia marciana , a fim de datar os eventos que ocorreram durante a história deste planeta. No estado atual de nosso conhecimento, baseia-se essencialmente na comparação quantitativa da craterização dos diferentes tipos de terreno marciano, entre eles por um lado, e por outro lado com o que conhecemos de outros planetas, notadamente do Lua e Mercúrio . Um esboço de cronoestratigrafia baseado no estudo qualitativo de materiais da superfície marciana, e em particular sua mineralogia , recentemente completou esta visão.

Eras geológicas marcianas

A datação de eventos geológicos marcianos ainda é uma questão amplamente debatida, para a qual nenhuma resposta definitiva foi fornecida. Em geral, presume-se que quanto maior a densidade das crateras de impacto, mais antiga é a superfície de um planeta. Os estudos sobre a densidade e morfologia das crateras na superfície de Marte , que variam muito de uma região para outra, permitiram, portanto, caracterizar três épocas distintas, de durações comparáveis a éons e com nomes de regiões representativas.

O Noachian (em homenagem a Noachis Terra ) corresponde aos terrenos mais antigos desde a formação do planeta, remontando a 3,7 bilhões de anos na escala Hartmann e Neukum (mas 3,5 bilhões de anos atrás). Anos na escala Hartmann padrão), com fortes crateras e localizado principalmente no hemisfério sul. Marte sem dúvida tinha uma atmosfera densa naquela época, a pressão e o efeito estufa que certamente permitiam a existência de grandes quantidades de água líquida. O final deste eon teria sido marcado pelo grande bombardeio tardio , datado de cerca de 4,1 a 3,8 bilhões de anos atrás, bem como pelo início de uma intensa atividade vulcânica, especialmente na região dos dias atuais bojo de Tharsis .

O Hesperian (denominado Hesperia Planum ) corresponde a terras de 3,7 a 3,2 bilhões de anos de acordo com a escala Hartmann & Neukum (mas de 3,5 a 1,8 bilhões de anos na 'escala Hartmann padrão), marcadas pela atividade vulcânica do planeta. O campo magnético global teria desaparecido, permitindo que o vento solar erodisse a atmosfera , cuja temperatura e pressão sobre o solo teriam começado a cair significativamente, de modo que a água líquida deixaria de existir para sempre na superfície.
O Amazonas (denominado Amazonis Planitia ) corresponde a terras com menos de 3,2 bilhões de anos na escala Hartmann e Neukum (mas apenas 1,8 bilhões de anos na escala Hartmann padrão), com muito poucas crateras e localizadas esmagadoramente no hemisfério norte, a uma altitude abaixo o nível de referência marciano . É um período bastante pobre em eventos geológicos, marcado por extrema aridez e dominado por vários episódios vulcânicos, menos intensos que aquele, maior, do Hespério , mas ocorrendo até datas muito recentes, talvez sejam apenas algumas dezenas de milhões de anos. velho em alguns casos.

Duas escalas de tempo concorrentes

Como observado acima, a datação de eras geológicas marcianas (na verdade, eras ) é uma questão não resolvida até o momento. Existem, de fato, vários métodos de avaliação e interpretação da frequência dos impactos de meteoritos em Marte. Aqueles baseados na densidade e tipologia das crateras de impacto levam a uma cronologia mais curta do que aqueles que integram a natureza mineralógica do terreno marciano, com divergências que se aproximam de um bilhão e meio de anos. Os dados coletados pela sonda europeia Mars Express possibilitaram o desenvolvimento de um sistema estratigráfico que conduz a um ajuste adicional das cronologias geológicas marcianas.

Incertezas sobre a frequência atual de impactos cósmicos na superfície de Marte

A frequência dos impactos de meteoritos na superfície de Marte pode estar muito subestimada, de acordo com a análise das fotografias da Mars Global Surveyor que, ao longo de mais de oito anos, permitem hoje ter uma distância suficiente para tentar extrapolações estatísticas. Em particular, um número significativo de novas crateras foi identificado em imagens das mesmas regiões obtidas pela sonda em datas diferentes. O rover Opportunity , por sua vez, durante sua jornada pelas dunas de Meridiani Planum , tirou fotos de micro-crateras (algumas dezenas de centímetros de diâmetro) na areia fresca, um sinal de impacto após as tempestades na origem dessas dunas. Se esta tendência se confirmar, levará a uma reavaliação significativa da frequência dos impactos no solo do Planeta Vermelho e, consequentemente, a rejuvenescer as datas estabelecidas a partir destes dados, pelo menos para os períodos mais recentes.

Incertezas sobre as variações diacrônicas na frequência desses impactos

No entanto, se a frequência de impactos recentes registrados por sondas orbitando ao redor de Marte parece sugerir uma taxa de cratera mais alta do que a normalmente usada para datar formações marcianas (o que levaria a ter que "rejuvenescer" todas essas datações), pareceria melhor , a longo prazo, esta taxa de craterização foi, pelo contrário, dividida por três durante 3 bilhões de anos, o que tenderia desta vez a "envelhecer" as datas marcianas, e ainda mais por serem relativas a fenômenos recentes: nós teria assim uma escala de tempo "comprimida" no noé e no hesperiano , mas "dilatada" no amazônico , que é, aliás, exatamente para o que tendem as observações mais recentes.

Dificuldades em quantificar a abundância relativa de crateras secundárias recentes

Outra dificuldade surgiu durante a análise da estrutura irradiada da cratera Zunil : visível no infravermelho , estende-se por até 1.600 km ao redor do impacto e teria sido gerado, segundo as simulações, por dez milhões de detritos com mais de 10 cm de diâmetro, representando cerca de 30 km 3 de material ejetado; seria assim uma miríade de crateras secundárias, muitas vezes de tamanho minúsculo e não excedendo algumas centenas de metros, que teria saudado os arredores de Zunil, até talvez 3.500 km de distância. Atualmente, a maioria dessas crateras secundárias identificadas está além de 80 km do impacto primário, e cerca de 80 % das crateras Athabasca Vallis são consideradas crateras Zunil secundárias: tal proporção de crateras secundárias pode levar a uma revisão dos métodos de datação com base na taxa de craterização de superfícies marcianas recentes, se for de fato comprovado que impactos como o da origem de Zunil são capazes de cobrir essas vastas superfícies marcianas com o mesmo número de crateras secundárias.

Consequência: duas escalas concorrentes

As análises estatísticas da densidade das crateras de impacto, de fato, sofrem de vieses metodológicos, um dos principais é que o tamanho das amostras retidas para cada um dos períodos considerados não é homogêneo: os sítios mais recentes são datados com base em superfícies muito menores do que os sites mais antigos. Enquanto uma datação radiométrica precisa das rochas das superfícies de referência não for realizada, será impossível decidir definitivamente entre as duas tendências concorrentes.

Escala Hartmann padrão

A escala de tempo geológica marciana desenvolvida pelo astrônomo americano William Hartmann data da década de 1970 e oferece, com base na densidade e morfologia das crateras nos diferentes terrenos do planeta, a seguinte cronologia (datas em milhões de anos):

Ainda é um quadro de referência muito comum, principalmente entre os anglo-saxões e na literatura anterior a meados dos anos 2000. No entanto, tende a ser algumas vezes substituído pela escala conhecida como “Hartmann & Neukum”. "

Escala de Hartmann e Neukum

Ao mesmo tempo, o planetologista alemão Gerhard Neukum desenvolveu um sistema de datação que retrocedeu significativamente os marcos de Hartmann no tempo e que encontrou nos dados da sonda European Mars Express , obtidos usando instrumentos HRSC e OMEGA , elementos que suportam uma cronologia muito mais longa comumente conhecida como a escala Hartmann & Neukum (datas em milhões de anos):

É neste quadro de referência em que tendem a cair os estudos atuais relativos à evolução do planeta Marte , em particular na Agência Espacial Europeia .

Estratigrafia mineralógica de rascunho

A escala Hartmann & Neukum está mais em sintonia com uma nova abordagem da história do planeta Marte , baseada mais na natureza mineralógica dos terrenos do que em sua craterização. Desenvolvido a partir do trabalho realizado pela equipe do francês astrofísico Jean-Pierre Bibring do IAS em Orsay a partir de dados coletados pelo OMEGA instrumento ( Observatório da Mineralogia, água, gelo e Atividade ) da Mars Express sonda da Agência Espacial Europeia , este abordagem é baseada em um sistema estratigráfico em três éons :

Phyllosian : " idade das argilas ", terreno caracterizado pela presença de filossilicatos , incluindo argilas , provavelmente formados sob a ação de água líquida;
Theiikien : “ era sulfúrica ” , geologia dominada por minerais de enxofre resultantes do vulcanismo marciano;
Siderikian : " idade do ferro " , época de formação dos óxidos de ferro anidros , onipresentes na superfície do planeta e responsáveis por sua cor vermelha.

A escala correspondente seria a seguinte (idades em milhões de anos):

Essa cronologia ainda se mantém aproximada, sendo por vezes inserida uma descontinuidade entre Phyllosien e Theiikien para dar conta da ruptura geológica introduzida pela fase de intenso vulcanismo no final do Noé , até mesmo pelo episódio do grande bombardeio tardio que corresponde aproximadamente a esta data ( LHB em inglês).

Notas e referências

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