Paleoenvironmental characterization of the Noachian-Hesperian transition on Mars. Ariadnes and Coogoon

Antonio Molina Jurado

Departamento de Planetología y Habitabilidad

Año 2017

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This Ph.D. thesis is based on the stratigraphic and geomorphologic recognition and mapping of the of Ariadnes (Eridania) and Coogoon (Arabia Terra) areas on Mars, which have extensive records from the Noachian-Hesperian transition (3.71 Ga ago). The ultimate goal is to characterize the paleohabitats arising during a global change occurred at the end of the Noachian, which transformed the planet conditions from wet and neutral to much dryer and acidic.

Several available satellite data sets were included in a Geographic Information System (GIS) to obtain the required information. The data is provided from the sensors onboard MEx (Mars Express), MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) and Mars Odyssey orbiters. These datasets considers different types of data, such as 1) topography (MOLA and HRSC), 2) images from the visible spectrum (HRSC, CTX, and HiRISE), 3) hyperspectral data cubes with wider spectral resolution (THEMIS and CRISM), and even 4) thermal data (from THEMIS) to analyze thermal inertia and surface temperatures. This work includes different approaches that go from automatic topography delineation to hyper-spectral analysis for composition. They make possible to obtain geologic maps with a proposed stratigraphy for the studied areas supported by surface dating through crater-counting.

Comparing the results with the analysis of terrestrial analogs and the literature, we discuss different genetic hypotheses for the geologic features of particular interest and their relation to the environment during the Noachian-Hesperian transition. Our results coming from almost antipodal locations of the planet shows an apparently similar environmental evolution during the earliest times that diverts with time. However, they are in concordance with a Noachian epoch where wet episodes were more frequent and long-lived, becoming more scarce and acidic. Materials and landforms could have been formed in a succession of sustained aqueous events, but continuous warmer conditions were not necessary for leading to the described geologic settings.

Esta tesis doctoral se basa en el reconocimiento y la cartografía estratigráfica y geomorfológica de las zonas de Ariadnes (Eridania) y Coogoon (Arabia Terra) en Marte, con el fin último de caracterizar los paleohabitats que se dieron en el planeta durante la transición entre el Noéico y el Hespérico (hace 3.71 Ga). Ambas áreas de estudio contienen registros de este cambio global que tuvo lugar al final del Noéico y que transformó las condiciones ambientales del planeta, de húmedas y con pH neutro a mucho más secas y ácidas.

Los datos planetarios, que han sido incluidos en un Sistema de Información Geográfica (SIG) para obtener la información necesaria, provienen de sensores a bordo de los orbitadores MEx (Mars Express), MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) y Mars Odyssey. Se trata de datos son muy diversos que abarcan 1) topografía (MOLA y HRSC), 2) imágenes en el espectro visible (HRSC, CTX y HiRISE), 3) cubos hiperespectrales con imágenes de amplio rango espectral (THEMIS y CRISM), e incluso 4) datos térmicos (provenientes de THEMIS), que permiten analizar tanto la inercia térmica como la temperatura superficial. Este trabajo incluye diferentes enfoques que van, desde la delineación automática de rasgos topográficos al análisis composicional. Esto ha permitido realizar mapas geológicos y proponer una secuencia estratigráfica para las zonas estudiadas, apoyándose con dataciones de la superficie a partir de conteo de cráteres.

Mediante el análisis de análogos terrestres y la literatura previa, discutimos los resultados planteando hipótesis genéticas de diferentes elementos geológicos de interés. Ambas zonas antípodas muestran una evolución ambiental similar durante los tiempos más pretéritos, que diverge a partir del Hespérico. Nuestros hallazgos concuerdan con un Noéico con episodios húmedos frecuentes y duraderos, que se van volviendo más ácidos y escasos con el paso del tiempo. Tanto los materiales como las formas del terreno observadas, sin embargo, podrían haberse dado en condiciones que no hubieran sido permanentemente templadas, aunque se requiere de eventos húmedos sostenidos para dar lugar a la configuración geológica descrita.

Datos de interés

Supervisores: David Carlos Fernández Remolar, Miguel Ángel de Pablo Hernández
Universidad: Universidad de Alcalá; Centro de Astrobiología
Fecha de lectura: 01/06/2017

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