Mientras que los rovers marcianos como Curiosity o Perseverance son el centro de atención, es el módulo de aterrizaje InSight el que puede ayudarnos a observar las profundidades del Planeta Rojo. En una serie de nuevos artículos, los investigadores que analizaron 174 marsquakes presentaron los datos más detallados del Planeta Rojo, incluidos datos sobre su corteza, manto y núcleo fundido.
Ilustración de la estructura interna de Marte. Créditos de imagen: IPGP / David Ducros.
El pulso de Marte
Cada uno de los tres documentos se centró en una de las capas principales de Marte: la corteza, el manto y el núcleo. Si esos tres te suenan bien, es porque también son las capas de la Tierra. Los investigadores han sabido que Marte debe tener una estructura similar por un tiempo, pero en cuanto a la estructura detallada de estas tres capas, eso es poco más que una conjetura basada en mediciones gravitacionales.
La misión InSight de la NASA quería cambiar eso. Usando su herramienta de sismómetro Experimento Sísmico para Estructura Interior (o SEIS), la agencia espacial puede monitorear marsquakes o, si se quiere, terremotos en Marte. El sismómetro puede medir el pulso de Marte mediante el estudio de las ondas creadas por marsquakes, golpes de impactos de meteoritos e incluso vibraciones superficiales generadas por la actividad en la atmósfera de Marte y por fenómenos meteorológicos como tormentas de polvo.
Lo crea o no, la mayor parte de lo que sabemos sobre la estructura profunda de la Tierra proviene de los terremotos. No es que los investigadores no hayan intentado excavar o estudiar el subsuelo de otras maneras, pero incluso el agujero más profundo que hemos excavado ni siquiera se acerca al manto y mucho menos al núcleo. Entonces, en cambio, los investigadores recurrieron al campo de la sismología para llenar los vacíos.
Las capas internas de Marte son de naturaleza similar a las de la Tierra, pero su estructura y tamaño son muy diferentes. Créditos de la imagen: Chris Bickel/Sciencel
Los terremotos (y marsquakes) producen ondas sísmicas que se propagan por el planeta. Al igual que las ondas acústicas que se reflejan en las paredes u otras superficies, las ondas sísmicas también se reflejan (o refractan) cuando se encuentran con diferentes superficies. La herramienta InSights SEIS puede capturar datos de estas ondas y, en función de estos datos, permitir a los investigadores evaluar el subsuelo marciano.
Lo que estamos buscando es un eco, dijo Amir Khan de ETH Zurich, autor principal del artículo sobre el manto. Estamos detectando un sonido directo del terremoto y luego escuchando un eco de un reflector en las profundidades del subsuelo.
Otro dato importante proviene de la velocidad de las ondas sísmicas, especialmente
Comprender el planeta rojo
Por supuesto, aunque tenemos miles de sismómetros en la Tierra, solo tenemos uno en Marte, por lo que el nivel de detalle que podemos obtener es mucho más bajo, pero sigue siendo mejor que cualquier cosa que hayamos tenido hasta ahora.
Las nubes se desplazan sobre el sismómetro cubierto por una cúpula, conocido como SEIS, perteneciente al módulo de aterrizaje InSight de la NASA, en Marte. Créditos de imagen: NASA/JPL.
El primer paso es establecer qué tan grandes son estas capas grandes y luego buscar cualquier detalle que se pueda unir.
La formación de capas dentro de la corteza es algo que vemos todo el tiempo en la Tierra, dijo Brigitte Knapmeyer-Endrun de la Universidad de Colonia, autora principal del artículo sobre la corteza. Los movimientos de un sismograma pueden revelar propiedades como un cambio en la porosidad o una capa más fracturada.
El primer hallazgo fue que la corteza era más delgada de lo esperado y que parece tener dos o tres subcapas. Llega a una profundidad de 12 millas (20 km) si tiene dos subcapas, o 23 millas (37 km) si hay tres.
Extrapolado a todo el planeta, esto sugiere que la corteza marciana tiene un grosor promedio de entre 24 y 72 kilómetros, y ambos se encuentran en el extremo delgado de nuestras expectativas previas a la misión, dice Panning. Algunos modelos habían puesto previamente la corteza a 100 kilómetros de espesor, pero según estos resultados, no es exactamente así. La corteza terrestre tiene un espesor de 5 a 70 km.
Mientras tanto, el manto desciende 969 millas (1560 km) y el núcleo tiene un radio de 1137 millas (1830 km). El manto marciano no tiene la profundidad y la presión necesarias para crear un manto inferior, un tipo de capa que está presente en la Tierra. Esta capa ayudó a aislar el núcleo de la Tierra cuando se formó el planeta, por lo que sin ella, Marte podría haberse enfriado mucho más rápido que la Tierra (también dependiendo de la composición del núcleo).
Los investigadores también explican que el núcleo debe estar fundido, si fuera sólido, algunas de las ondas observadas no habrían sido posibles.
Donde ningún hombre ha ido antes
En este concepto artístico del módulo de aterrizaje InSight de la NASA en Marte, las capas del subsuelo del planeta se pueden ver debajo y los remolinos de polvo se pueden ver en el fondo. Créditos: IPGP/Nicolas Sarter.
El estudio ofrece una oportunidad sin precedentes para comprender no solo la estructura de Marte, sino también la estructura de todos los planetas rocosos.
Este estudio es una oportunidad única en la vida, dijo Simon Sthler de la universidad suiza de investigación ETH Zurich, autor principal del artículo central. A los científicos les tomó cientos de años medir el núcleo de la Tierra; después de las misiones Apolo, les tomó 40 años medir el núcleo de la Luna. InSight tardó solo dos años en medir el núcleo de Marte.
A diferencia de la Tierra, Marte no tiene grandes terremotos, porque no tiene placas tectónicas. La gran mayoría de los terremotos en la Tierra ocurren debido al movimiento de estas placas tectónicas, mientras que en Marte, los terremotos son causados por fallas en las rocas, fracturas, deslizamientos de tierra o por la contracción de las rocas a medida que el planeta continúa enfriándose, lo que significa que estos terremotos no son tan fuerte. De los 174 sismos registrados, ninguno superó los 4,0 en magnitud.
Todavía nos encantaría ver el grande, dijo Mark Panning del JPL, coautor principal del artículo sobre la corteza. Tenemos que hacer mucho procesamiento cuidadoso para sacar lo que queremos de estos datos. Tener un evento más grande haría todo esto más fácil.
InSights soluciona este desafío a través de la precisión: puede medir vibraciones en la escala de un átomo de hidrógeno, y sin los océanos y la actividad humana para crear ruido, puede medir mucho más pacíficamente.
Los dos terremotos más grandes detectados por InSight de la NASA parecen haberse originado en una región de Marte llamada Cerberus Fossae, un área que estaba vinculada con deslizamientos de tierra. Créditos: NASA/JPL-Caltech/Univ. de Arizona
Esta es la primera vez que tenemos información sobre el núcleo y el manto de otro planeta. Anteriormente, los investigadores solo habían montado sismómetros en la Tierra y la Luna.
A medida que InSight registre datos de más martemotos, los investigadores de la NASA continuarán analizándolos y recopilando más y más información sobre los planetas rojos que se encuentran en su interior. Después de todo, no tienes la oportunidad de encontrar el núcleo de un planeta muy a menudo.
"