Un equipo de investigadores ha utilizado por primera vez datos sísmicos para explorar el interior de Marte.
Mediante la medición de los marsismos, han logrado medir la corteza, el manto y el núcleo del planeta.
Los datos ayudarán a determinar la formación y evolución de Marte y, por extensión, de todo el sistema solar.
Investigadores de ETH Zúrich, junto con un equipo internacional, han logrado utilizar por primera vez datos sísmicos para explorar el interior de Marte. Midieron la corteza, el manto y el núcleo, y acotaron su composición. Los tres artículos resultantes se publican conjuntamente como artículo de portada en la revista Science.
Desde comienzos de 2019, los investigadores registran y analizan marsismos como parte de la misión InSight. Esta se basa en un sismómetro cuya electrónica de adquisición y control de datos fue desarrollada en ETH Zúrich. Utilizando estos datos, los investigadores han medido ahora la corteza, el manto y el núcleo del planeta rojo, datos que ayudarán a determinar la formación y evolución de Marte y, por extensión, de todo el sistema solar.
Marte fue en su día completamente fundido
Sabemos que la Tierra está formada por capas: una corteza delgada de roca ligera y sólida envuelve un manto grueso de roca pesada y viscosa, que a su vez rodea un núcleo compuesto principalmente por hierro y níquel. Se ha supuesto que los planetas terrestres, incluido Marte, tienen una estructura similar. «Ahora los datos sísmicos han confirmado que Marte probablemente estuvo completamente fundido antes de dividirse en la corteza, el manto y el núcleo que vemos hoy, pero que estos son diferentes de los de la Tierra», afirma Amir Khan, científico del Instituto de Geofísica de ETH Zúrich y del Instituto de Física de la Universidad de Zúrich. Junto con su colega de ETH Simon Stähler, analizó datos de la misión InSight de la NASA, en la que ETH Zúrich participa bajo la dirección del profesor Domenico Giardini.
No hay tectónica de placas en Marte
Los investigadores han descubierto que la corteza marciana bajo el lugar de aterrizaje de la sonda, cerca del ecuador marciano, tiene entre 15 y 47 kilómetros de grosor. Una corteza tan delgada debe contener una proporción relativamente alta de elementos radiactivos, lo que cuestiona los modelos anteriores de la composición química de toda la corteza.
Bajo la corteza se encuentra el manto, con una litosfera de roca más sólida que alcanza entre 400 y 600 kilómetros de profundidad, el doble que en la Tierra. Esto podría deberse a que en Marte solo hay ahora una placa continental, a diferencia de la Tierra, con sus siete grandes placas móviles. «La litosfera gruesa encaja bien con el modelo de Marte como “planeta de una sola placa”», concluye Khan.
Las mediciones también muestran que el manto marciano es mineralógicamente similar al manto superior de la Tierra. «En ese sentido, el manto marciano es una versión más simple del manto terrestre». Pero la sismología también revela diferencias en la composición química. El manto marciano, por ejemplo, contiene más hierro que el de la Tierra. Sin embargo, las teorías sobre la complejidad de la estratificación del manto marciano también dependen del tamaño del núcleo subyacente, y también en este punto los investigadores han llegado a nuevas conclusiones.
El núcleo es líquido y más grande de lo esperado
El núcleo marciano tiene un radio de unos 1.840 kilómetros, es decir, unos buenos 200 kilómetros más grande de lo que se suponía hace 15 años, cuando se planificó la misión InSight. Los investigadores han podido ahora recalcular el tamaño del núcleo utilizando ondas sísmicas. «Una vez determinado el radio del núcleo, ahora podemos calcular su densidad», afirma Stähler.
«Si el radio del núcleo es grande, la densidad del núcleo debe ser relativamente baja», explica. «Eso significa que el núcleo debe contener una gran proporción de elementos más ligeros además del hierro y el níquel». Entre ellos se encuentran el azufre, el oxígeno, el carbono y el hidrógeno, que constituyen una proporción inesperadamente alta. Los investigadores concluyen que la composición de todo el planeta aún no se comprende del todo. No obstante, las investigaciones actuales confirman que el núcleo es líquido, como se sospechaba, aunque Marte ya no tenga campo magnético.
Alcanzar el objetivo con distintas formas de onda
Los investigadores obtuvieron los nuevos resultados analizando diversas ondas sísmicas generadas por los marsismos. «Ya podíamos ver distintas ondas en los datos de InSight, por lo que sabíamos a qué distancia del módulo de aterrizaje se encontraban los epicentros de estos terremotos en Marte», afirma Giardini. Para poder decir algo sobre la estructura interna de un planeta se requieren ondas sísmicas que se reflejen en la superficie, por debajo de ella o en el núcleo. Ahora, por primera vez, los investigadores han logrado observar y analizar estas ondas en Marte.
«La misión InSight fue una oportunidad única para captar estos datos», afirma Giardini. El flujo de datos terminará dentro de un año, cuando las células solares del módulo ya no puedan producir energía suficiente. «Pero estamos lejos de terminar de analizar todos los datos: Marte todavía nos plantea muchos misterios, entre ellos, sobre todo, si se formó al mismo tiempo y a partir del mismo material que nuestra Tierra». Es especialmente importante comprender cómo la dinámica interna de Marte lo llevó a perder su campo magnético activo y toda su agua superficial. «Esto nos dará una idea de si estos procesos podrían estar produciéndose, y de qué manera, en nuestro planeta», explica Giardini. «Esa es la razón por la que estamos en Marte: para estudiar su anatomía».
Referencias
Khan A et al.: Upper mantle structure of Mars from InSight seismic data. Science, 373, (6553) p. 434-438. doi: 10.1126/science.abf2966
Stähler S et al.: Seismic detection of the Martian core. Science, 373, (6553) p. 443-448. doi: 10.1126/science.abi7730
Knapmeyer-Endrun B et al.: Thickness and structure of the Martian crust from InSight seismic data. Science, 373, (6553) p. 438-443. doi: 10.1126/science.abf8966
