InSight reveló sorprendentes secretos sobre el interior de Marte

WEs posible que hayamos caminado sobre la luna y enviado sondas a través del sistema solar, pero sabemos muy poco sobre lo que sucede dentro de los otros planetas. Ahora, por primera vez, hemos podido ver el interior de uno de ellos, gracias a la sonda Mars InSight de la NASA. La sonda, que aterrizó en 2018, está equipado con un módulo de aterrizaje solar repleto de equipos, incluido un sismómetro (un detector de vibraciones muy sensible).

Los resultados, publicado en tres estudios en Ciencia, arroja descubrimientos inesperados en el interior de Marte, incluido su gran núcleo.

Aunque Marte no tiene placas tectónicas, se han detectado los primeros “terremotos” en los meses siguientes al aterrizaje de la sonda. Estos pueden resultar de vibraciones causadas por meteoritos que golpean la superficie o de procesos dentro del planeta.

Los terremotos en Marte son difíciles de detectar, en parte porque el sismómetro de InSight está sujeto a los extremos del clima marciano, con períodos de viento cambiantes estacionalmente que oscurecen los datos. Todas las señales que se utilizaron para sondear el interior de Marte provienen de terremotos relativamente pequeños, los mejores de muchos. cientos detectados hasta la fecha.

Los planetas se desarrollan por acreción, es decir, acumulando materia al comienzo de la vida de un sistema solar. Pero sus interiores no son una mezcla uniforme de esos ingredientes originales; también se someten a diferenciación, donde algunos minerales más ligeros “flotan” hacia la superficie, mientras que los componentes más pesados, como el hierro, se hunden hacia el centro del planeta. Esperaríamos que los planetas rocosos como Marte tuvieran un núcleo rico en hierro, seguido de un silicato capa llamada manto y una piel más externa conocida como costra. Hasta ahora, se desconocía el área de Marte ocupada por cada una de estas capas.

Corazón metálico

Es imposible obtener una muestra del núcleo de Marte. En cambio, para estimar su tamaño, usamos ondas sísmicas (creadas por terremotos). En la Tierra, el radio del núcleo se estimó primero encontrando su “sombra”, un área donde el núcleo interrumpe la llegada de ondas sísmicas de terremotos distantes. Nuestro estudio iba a depender de un tipo especial de ondas lentas de desplazamiento lateral, llamadas ondas S, que se reflejan en la superficie del planeta desde la interfaz entre el núcleo y el manto.

El cuidadoso procesamiento sísmico realizado por sismólogos de todo el mundo reveló las señales de seis terremotos relativamente cerca de la sonda. En combinación con la información de la física mineral y las ondas sísmicas que atraviesan el manto, pudimos estimar el tamaño y la densidad del núcleo marciano. Esto sugiere que el radio es de 1.830 km (más o menos 40 km), un poco más de la mitad del radio del planeta, que es más grande de lo que pensábamos.

El núcleo más grande de lo esperado sugiere que una proporción relativamente grande de elementos más ligeros debe mezclarse con su hierro. Gracias a nuestro trabajo, ahora sabemos que se espera que el núcleo marciano contenga una alta fracción de azufre y otros elementos ligeros. Los experimentos muestran que es poco probable que los compuestos de hierro líquido que contienen tanto azufre se solidifiquen a las presiones y temperaturas esperadas en el centro de Marte, por lo que es poco probable que tenga un núcleo sólido interno como la Tierra. Puede ayudarnos a comprender por qué no existe un campo magnético planetario en Marte hoy, a diferencia de la Tierra.

Capas y capas

La corteza de un planeta comprende una pequeña fracción de su masa. Pero las interacciones químicas y térmicas de la corteza marciana con la atmósfera, y con la presencia de agua o hielo, ayudan a definir las condiciones que determinan si puede existir vida allí.

En el segundo nuevo estudio, otro equipo estudió ondas sísmicas, que se convierten de ondas P (ondas rápidas y compresivas) a ondas S (o viceversa) cuando se encuentran con diferentes materiales rocosos. El estudio evaluó las vibraciones de fondo y la gravedad para sondear la corteza marciana, y los resultados sugieren que el espesor medio posible de la corteza marciana es de entre 24 y 72 km. Esto significa que podemos excluir estimaciones anteriores de hasta unos 100 km.

A partir de más de 100 años de sismología en la Tierra, hemos sabido que debajo de la delgada corteza del planeta se encuentra el manto, pero el manto en sí no es uniforme hasta el núcleo. El manto superior y la corteza, denominados colectivamente litosfera, son rígidos, mientras que el manto inferior es un sólido que puede fluir. En la Tierra, son las placas litosféricas las que se mueven como parte de la tectónica de placas, pero en Marte, no se sabe qué papel juega la litosfera.

Para muestrear diferentes profundidades del manto, podemos usar ondas sísmicas directas y reflejadas. Las ondas directas P o S se sumergen profundamente en el manto y luego ascienden a la superficie. La profundidad a la que descienden depende de la estructura del planeta y de la distancia entre el terremoto y el sismómetro. Las ondas reflejadas regresan a la superficie y luego retroceden dos o tres veces. Un tercer estudio identificó ocho terremotos de baja frecuencia que produjeron ondas directas y reflejadas, y las utilizó para crear y probar diferentes modelos de la corteza y el manto marcianos.

Al comparar datos y modelos, encontraron que la litosfera de Marte tiene entre 400 y 600 km de espesor. Esto es considerablemente más grueso que cualquier capa rígida observada en la Tierra e implica que la corteza marciana tiene una mayor concentración de elementos radiactivos productores de calor de lo que se pensaba anteriormente.

Ahora sabemos más sobre los ingredientes que participaron en la construcción de Marte y que tiene una litosfera muy gruesa, lo que permite que nuestro planeta hermano más pequeño retenga su calor interno. Si bien los futuros astronautas no tienen que preocuparse por los pequeños terremotos que usamos para sondear el planeta rojo, la falta de un campo magnético generado por el núcleo rico en azufre significa que ellos y su equipo tendrán que prestar más atención a los tipos duros. viento solar.

Nuestra nueva comprensión del interior marciano es parte de una nueva era de sismología planetaria, más de cincuenta años después de la Misiones Apolo sismómetros en la Luna. Se desplegarán nuevos sismómetros en la Luna como parte del Misión Artemisa, mientras que la Libélula La misión colocará un sismómetro en la luna Titán de Saturno a mediados de la década de 1930. Estos experimentos nos ayudarán a comprender mejor cómo se forman y evolucionan los planetas, y ver las profundidades de Marte es solo una pieza de un rompecabezas.

Jessica Irving es profesora titular de geofísica en la Universidad de Bristol. Anna Horleston es investigadora asociada sénior en sismología planetaria en la Universidad de Bristol. Este artículo apareció por primera vez en La conversación