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Espectroscopia Gama
Cuando los rayos cósmicos de alta energía provenientes del Sol, o el espacio en general, llegan a la superficie de un planeta, son capaces de atravesar todo y pueden –en el caso de la Tierra- modificar el DNA de los seres vivos generando mutaciones o cáncer.
Estos son los causantes –entre otras cosas- de los destellos generados en las fotografías del cielo durante la noche. Estos rayos cósmicos son tan energéticos que son capaces de pegar en núcleo atómico y arrancar un neutrón.
Así como se emiten fotones cuando los electrones cambian sus niveles de energía al pasar de un orbital a otro y el fotón generado tiene la longitud de onda correspondiente a ese nivel de energía, lo mismo pasa con los neutrones en el núcleo y cuando estos son arrancados del núcleo emiten fotones altamente energéticos en forma de rayos gamas.
El neutrón arrancado puede colisionar con otro núcleo excitándolo a un nuevo nivel de energía, el cual al decaer, emite un rayo gama distintivo del átomo tal como con los fotones emitidos en la excitación de electrones.
Alternativamente el neutrón podrá no interactuar con nada e irse al espacio o reducir su velocidad, debido a impactos, llegando a niveles comparables a las correspondientes a la energía térmica de la superficie.
La medición importante en este caso es la relación entre los neutrones “rápidos” y “lentos” dado que lo que mejor ralentiza a los neutrones es el hidrógeno y este es componente del agua. Los neutrones que impactan núcleos más pesados, rebotan con la misma velocidad mientras los que impactan núcleos de hidrógeno, con masa similar, intercambian energía cinética.
Este gráfico muestra el espectro de rayos gama de distintas latitudes en Marte donde se lee en el eje de Energía keV (alta energía). La curva superior muestra las mediciones cercanas al polo norte (75ºN lat) con un pequeño pico en el Aluminio y un pequeño pico en el Hidrógeno. La curva inferior muestra algo similar en latitudes intermedias y la del medio, en negro, corresponde al polo sur en latitudes mayores a 60ºS.
En este caso se ve claramente un pico relevante en la energía correspondiente al Hidrógeno. Los sensores son capaces de detectar las emisiones dentro del primer metro. Por tanto, mientras el polo norte está cubierto por CO2 sólido, el polo sur tiene altas mediciones de Hidrógeno.
El gráfico muestra la fuerza de los rayos gamas según las latitudes y los tipos de neutrones. En el polo sur se ve el pico de rayos gama en la longitud de onda del Hidrógeno que coincide con la medición de neutrones “lentos” (dado que el Hidrógeno es el mayor responsable de la ralentización de los neutrones por su masa atómica comparable).
Poniendo esos datos sobre las imágenes del planeta, y en colores según el porcentaje de Hidrógeno, se observa cómo coincide la existencia de Hidrógeno (presumiblemente agua dentro del primer metro de superficie) con los accidentes geográficos.
Excavaciones y Observaciones de Impactos
El Phoenix Mars Lander descendió a una latitud aproximada de 65º donde se puede ver la zona azul de gran abundancia de Hidrógeno, y excavó el suelo, encontrando lo expuesto en la fotografía de la izquierda.
Esta imagen tiene el aspecto de hielo bajo una delgada capa de suelo y en la zona izquierda parecería haber un poco de agua en forma líquida.
Estas imágenes son coherentes con las correspondientes a un impacto reciente de meteoro sobre la superficie donde se ver un reflejo brillante durante un tiempo de 3 meses que finalmente desaparece dado que el agua en la superficie de Marte es inestable cuando está expuesta pasando rápidamente a estado gaseoso.
La siguiente fotografía fue tomada a una latitud de unos 45º Norte en una zona de 10% de Hidrógeno.
Erosión de la superficie bajo una cota determinada
Finalmente, en esta altimetría topográfica sacada por el Mars Orbiter, se puede notar que, a cierto nivel, existe una modificación en el tipo de topografía tal como si la superficie hubiese estado bañada en tiempos anteriores y erosionado el suelo dejándolo parejo y sin los rastros de impactos de meteoros.
