Artigo Reconstruindo a historia do transporte de seixos

Reconstruindo a história do transporte de seixos em Marte

A descoberta de seixos notavelmente arrendodados pelo rover Curiosity, dentro de um complexo aluvial exuberante numa cratera Gale, apresenta algumas das evidencias mais convicentes ainda para a atividade fluvial sustentada em Marte.Embora se saiba que o arrendodamento resulta da abrasão por colisões entre partículas, as interpretações geológicas da forma do sedimento têm sido qualitativas.

Aqui nós mostramos como a informação quantitativa sobre a distância de transporte de seixos de rio pode ser extraída de sua forma sozinha, usando uma combinação de teoria, experiências laboratoriais e dados de campo terrestres. Nós determinamos que os seixos de basalto marciano foram levados dezenas de quilômetros de sua fonte, por transporte de carga de leito em um ventilador aluvial. Em contraste, os clastos angulares espalhados sobre a superfície da Curiosity são indicativos da posterior colocação por processos de fragmentação da rocha. O método proposto para decodificar a história do transporte a partir da forma das partículas fornece uma nova ferramenta para a sedimentologia terrestre e planetária.

Gale cratera (Fig 1), o local de pouso para o rover Marte Curiosity, é estimado para ter formado ~ 3.6 bilhões de anos atrás.Numerosas redes de drenagem erosiva desembocam na cratera, que construíram uma série de ventiladores aluviais fundidos que margeiam o interior da borda da cratera.A Curiosity desembarcou no topo de um complexo aluvial exuberante e a apenas algumas centenas de metros da extremidade distal de um ventilador aluvial mais jovem e melhor conservado, o ventilador Peace Vallis (Fig. 1). Esta ventoinha exibe uma parte superior íngreme e canalizada (Inclinação, S~~ 3% , comprimento ~10 km) que transita em um passo menor , região interior não canalizada (S ~~ 1%, comprimento ~~ 3-4 km). A descoberta de seixos redondos, perto do local de pouso em Bradbury Rise, forneceu a confirmação no local de um ambiente de deposição para a Gale cratera de rochas sedimentares que eram de origem incerta antes da aterrissagem. Os depósitos de vários locais continham arredondados a partículas sub-sonoras, milímetros a centímetros de diâmetro, que foram misturados com areia para formar conglomerados. Uma reconstrução paleohidraulica indica que o cascalho foi transportado como carga de leito – isto é , rolando, deslizando e pulando ao longo do leito do rio – e esta interpretação é fortemente suportada pelo tecido observado ( imbricado ) dos seixos preservados no afloramento. Os depósitos fluviais com fácies de conglomerados interstratificados estendem-se ao longo de uma distância de pelo menos 9 km e definem uma sucessão estratigráfica com pelo menos dezenas de metros de espessura. Esses afloramentos são exumados de depósitos de ventoinhas aluviais que antecedem o Peace Vallis Fan, revelando uma complexa história deposicional. Com base em estudos terrestres, foi sugerido que uma distancia de transporte de pelo menos “vários quilômetros” fosse necessária para que a abrasão fluvial produzisse o arredondamento observado e, portanto, que o clima associado em Gale cratera.

Marte era muito diferente das condições hiperáridas e frias de hoje. Determinar quanto de abrasão ocorreu para estes seixos, e até onde eles viajaram, poderia melhorar significativamente reconstruções de paleoambiente e ascendência.

Para interpretar esses dados ainda mais, buscamos um padrão genérico e quantitativo para a evolução da forma de seixos sob abrasão colisional por transporte de carga de leito.

Para o caso idealizado de uma única partícula atingindo uma parede, tem sido demonstrado que a abrasão é um processo difusivo: isto é, a taxa de erosão em qualquer ponto na superfície de um seixo é proporcional à curvatura local. A colisão entre partículas do mesmo tamanho é diferente em detalhes, mas permanece predominantemente difusiva. Como consequência, as partículas inicialmente em blocos primeiro , rapidamente redondas como regiões de alta curvatura são desgastadas, e então este arredondamento retarda como frequência de energia dos impactos e propriedades dos materiais, fatores não considerados no modelo geométrico idealizado ( referencia 14, para uma primeira tentativa de incluir energia de colisão ).

No entanto, ao moldar a forma em função da perda de massa, em vez de tempo ou distância, este modelo foi mostrado para prever com precisão a evolução de uma partícula inicialmente cuboide colidindo com a parede de um tambor. Naturalmente a realidade da abrasão do seixo em um rio natural é distante deste retrato simples.Algumas diferenças importantes são: as colisões são tipicamente entre numerosas partículas que tem uma variedade de tamanhos; as partículas se movem como carga de leito, movidas por um fluido turbulento; E as formas de partículas iniciais são variadas, e não cuboides. Apesar destas diferenças, um recente estudo de campo demonstrou que a evolução a jusante da forma do seixo em um rio natural exibia padrões inteiramente consistentes com o modelo idealizado. Neste artigo, apresentamos novos resultados experimentais e análise de dados de campo terrestre, que sugerem que a forma de seixos transportados no rio é uma função única da perda de massa fracionária devido à abrasão. Usamos esse resultado para mostrar como a distância que um pedregulho percorreu de sua fonte pode ser estimada usando a forma sozinha.Esta nova ferramente é validada em uma ventoinha aluvial na Terra, e então usada para interpretar os conglomerados marcianos. Nossos resultados indicam que os seixos marcianos arredondados foram transportados dezenas de quilômetros, e apontam para a borda norte da Gale cratera como uma fonte provável.

Figura 1- Definição do campo de mares e a travessia da Curiosity (a) Gale cratera, com localização da elipse de aterragem da Curiosity. O circulo branco destaca o canal erosionado que alimenta a borda da cratera norte, que foi proposta ser a fonte do sedimento para conglomerados de Bradbury Rise. (b) O local de pouso (dentro da caixa vermelha) e a travessia da Curiosity para Sols (dias marcianos) 0-403 ( linha amarela) e Sols 403-817 ( linha tracejada preta). A ventoinha aluvial do Peace Vallis estende para baixo o mergulho e na elipse de pouso da Curiosity. A elipse de aterrissagem também contem depósitos de ventilador aluvial exumados que antecedem a Peace Vallis, e também definir uma bajada, que uma vez deposicionalmente preenchido a margem da cratera. A caixa vermelha mostra a area em C.(c) Vista ampliada do deslocamento da Curiosity para Sols 0-403, com as localizações das imagens estudadas neste papel(pontos vermelhos)