El dios de la guerra del sistema solar tiene un corazón mayor de lo esperado; Con el primer sismómetro de otro planeta, los científicos pudieron observar por primera vez la estructura interna de Marte, incluido su gran núcleo líquido.
Tres estudios publicados el 22 de julio en la revista Science, los hallazgos marcan el último gran avance para el aterrizaje InSight de la NASA, que se lanzará en el 2022. llega a la meseta ecuatorial conocida como Elysium Planitia en triunfo en noviembre . Desde 2022, una sonda espacial ha registrado pequeños ‘marsquakes’ que emiten por todo el planeta
En la Tierra, las ondas sísmicas ayudan a revelar la estructura interna de nuestro planeta localizando ciertos límites bajo tierra profundo frente a los cuales las ondas cambian de dirección y velocidad. InSight ha hecho algo similar con las medidas del terremoto de Marte, permitiendo a los científicos detectar diferentes capas del interior del planeta rojo, incluido el borde de su núcleo de aproximadamente 3.700 kilómetros de ancho.
‘Como sismólogo, probablemente sólo tenga una oportunidad en su vida de descubrir el núcleo de un planeta’, dijo Simon Stähler, miembro del equipo InSight y sismólogo planetario del centro de investigación universitario suizo ETH Zuric, en una entrevista por videollamada.
Marte es el tercer cuerpo celeste que tiene un núcleo medido por datos sísmicos, después de la Tierra a principios del siglo XX y de la Luna en 2022. Cuando se combina con los primeros datos de InSight sobre la estructura del manto y el corteza de Marte, el tamaño del núcleo de Marte será ayudar a definir modelos de cómo se ha transformado el planeta durante los últimos 4.500 millones de años y cómo ha logrado la transición de un mundo potencialmente habitable con el agua y el campo magnético del planeta a un desierto árido y hostil que conocemos hoy.
Misiones anteriores a Marte y modelos informáticos han identificado qué hay debajo de la superficie ocre de Marte, incluida la idea de que podría tener un núcleo líquido. Pero sin datos sísmicos directos, los investigadores no pudieron confirmar si estos modelos eran precisos o si Marte les esperaba alguna sorpresa. Los datos de InSight confirman cómo Marte ha cambiado a lo largo de los eones. Pero también ofrecen una oportunidad única para ver lo precisos que pueden ser los científicos cuando se trata de evaluar de forma remota qué hay bajo la superficie de un planeta.
‘Esta es la primera vez que vemos lo que hay dentro de otro planeta’, dijo el sismólogo Sanne Cottaar de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, por videoconferencia, que participó en cualquiera de los tres estudios.
¿Cómo funcionan los terremotos?
Interpretar los datos de InSight y producir resultados útiles es un importante reto analítico. En la Tierra, la sismología se realiza mediante una red de decenas de miles de sensores. Los científicos de InSight sólo tenían un sismómetro estacionario con el que podían ver el interior del planeta rojo.
Y para complicar las cosas, Marte pulide en comparación con la Tierra. Un terremoto en Marte apenas sería perceptible para las personas de la superficie a menos que estuvieran a varias millas del epicentro. Sin embargo, InSight es muy sensible y el silencio sísmico de Marte permite que la sonda detecte temblores débiles a distancias mayores que las posibles con un dispositivo similar a la Tierra. Además, los investigadores tuvieron que filtrar una variedad de fuentes sonoras, desde vientos superficiales y tormentas de polvo hasta crujientes causados por la propia estructura de Insight, que ‘se queja’ a medida que se calienta y se enfría cada vez. día de marzo
‘Con nuestro gran equipo, pudimos extraer toda la información útil de todos los datos que recibimos y seguimos recibiendo’, dice Mark Panning, sismólogo del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA en Pasadena. en California y coautor del estudio.
El pan de cada día de los investigadores de los terremotos es muy similar al de los sismólogos de la Tierra: ondas P y ondas S, dos tipos de ondas sísmicas que viajan por el interior del planeta.
Al igual que las ondas sonoras que viajan por el aire o el agua, las ondas P comprimen las partículas a su paso. Las ondas S viajan más lentamente que las ondas P y, a medida que atraviesan el material, mueven las partículas de un lado a otro, como si se pintara una cuerda de guitarra.
Como las ondas P y S viajan de forma diferente, no penetran los mismos materiales, lo que permite a los científicos aprender más sobre el interior del planeta. Las ondas P pueden atravesar sólidos, líquidos y gases, mientras que las ondas S sólo pueden atravesar sólidos porque sólo los sólidos resisten al movimiento lateral.
Se encontró que esta diferencia era esencial para detectar el núcleo marciano, puesto que las ondas P pueden atravesar el manto sólido y llegar al núcleo líquido, pero no las ondas S. Dependiendo de la orientación de su excitación lateral, algunas ondas S pueden llegar al límite. núcleo-manto, refleja sin perder energía y vuelve a la superficie.
Stähler y sus colegas de InSight estaban buscando ese rebote. en julio de 2022. Tras encontrar pequeñas pistas en los datos del tsunami, Stähler y su creciente equipo de investigadores buscaron terremotos con tres fases diferentes: una onda P seguida de una onda S principal y una segunda onda S menor. al cabo de varios cientos de años, unos segundos más tarde con la orientación correcta para recuperarse.
Por último, el equipo encontró seis terremotos que mostraban este patrón de tres partes. Tras comparar la señal con otros 5.000 modelos distintos del manto marciano, los investigadores descubrieron que estas ondas debían rebotar en un límite a varios miles de kilómetros por debajo de la superficie del planeta rojo: la línea divisoria entre el manto sólido de Marte y su núcleo. líquido
A partir de la profundidad del límite del núcleo manto, el equipo de InSight estimó que el núcleo marciano tiene entre 3.580 y 3.740 kilómetros de ancho, algo mayor de lo esperado por los científicos. El tamaño del núcleo también nos permite saber que su densidad media es ligeramente menor de lo que se pensaba. Si algunas hipótesis razonables sobre Marte son correctas, el núcleo de hierro-níquel líquido debería contener un 10-15% de azufre, junto con porciones de elementos más ligeros como el oxígeno, el hidrógeno y el carbono.
Los hallazgos también muestran claramente que el manto marciano no llega a la profundidad y la presión necesarias para separar el manto inferior, un tipo de capa geológica que, en la Tierra, es una zona caliente y densa de roca sólida que comienza a una profundidad de 660 kilómetros. Los minerales de alta presión que se encuentran en el manto inferior de la Tierra proporcionan aislamiento térmico al núcleo del planeta, por lo que su ausencia en Marte podría significar que su núcleo se enfríe mucho más fácilmente.
Dependiendo de la composición del núcleo, este posible enfriamiento rápido podría haber ayudado a que el calor se moviera por el núcleo marciano a principios de la historia del planeta, creando corrientes de convección que habrían creado el campo magnético del planeta a principios de marzo.
Aunque Marte ya no tiene este campo magnético, la corteza del hemisferio sur está fuertemente magnetizada, lo que significa que hace entre 3.700 y 4.500 millones de años, el planeta rojo tenía un campo magnético similar al de la Tierra y lo perdió. La desaparición del campo magnético de Marte se ha relacionado con la pérdida de buena parte de su atmósfera, y descubrir más detalles sobre esta desaparición podría ayudar a los científicos a entender cuándo y por qué Marte se convirtió en el mundo seco y aparentemente árido que conocemos hoy.
¿De qué está realmente hecho Marte?
Los terremotos registrados por InSight no sólo revelaron el núcleo del planeta rojo, sino que también proporcionaron pistas sobre el sótano más profundo de Marte: su corteza y el manto. Por primera vez, los científicos han logrado ver las capas de Marte que tenemos en la Tierra.
En otro estudio, también publicado el 22 de julio en la revista Science, un equipo dirigido por el geofísico del ETH Zurich Amir Khan utilizó datos de terremotos para determinar la variación térmica dentro del planeta a una profundidad de entre 400 y 600 kilómetros. Debajo, el manto se comporta como un fluido viscoso, convegando lentamente el calor como una lámpara de lava.
Las predicciones muestran que la parte inferior de la corteza marciana contiene muchos más elementos radiactivos y emisores de calor (de 13 a 21 veces más) que el manto inferior. Todos estos datos pueden explicar por qué los volcanes entran en erupción donde lo hacen, a pesar de la ausencia de placas tectónicas en el planeta.
Para completar la disección de Marte, en un tercer estudio publicado en la revista Science, los científicos se centraron en la estructura de la corteza del planeta. Este último estudio dio lugar a dos interpretaciones distintas: la corteza tiene sólo 20 kilómetros de espesor, compuesta por dos capas, o sólo 39 kilómetros de espesor con tres capas. Determinar qué teoría es correcta ayudaría a los científicos a entender cómo se formó y cambiar el planeta a lo largo del tiempo.
‘Esperamos que con más datos o más análisis distintos lleguemos al punto en que podamos identificar uno de los dos patrones’, dice Brigitte Knapmeyer-Endrun de la Universidad de Colonia en Alemania, que dirigió el estudio de la corteza con Mark Panning. . . ., de JPL.
Sin embargo, el gran núcleo de Marte puede dificultar la observación de algunos tipos de terremotos más interesantes. Entre los lugares con mayor potencial sísmico del planeta se encuentra la dramática región de Tharsis, donde se encuentran el Olimpo y otros enormes volcanes y otras características geológicas que parecen más jóvenes. El núcleo marciano es lo suficientemente grande como para impedir que las ondas S de Tharsis lleguen a InSight, que no podría detectar los terremotos marcianos que se han producido.
En otros lugares de Marte, podría haber más sorpresas sísmicas. InSight todavía está recopilando datos y, cuando la misión se renueve hasta el 2022, los expertos esperan un rediseño y un examen más detallado del vasto núcleo metálico del planeta rojo.
‘Realmente vamos más allá de interpretar el planeta desde el espacio’, dice Stahler; ‘Ahora tenemos la verdad en la tierra’.
Ignacio Llorente es una amante del estudio de los planetas. Por eso nos enseña cómo poner en práctica los mejores consejos para avistarlos y analizarlos. Realiza largas caminatas por la naturaleza en plena noche con su equipo de astrónomos con frecuencia. Los mejores tips sobre planetas que podemos leer.