CEs posible que hayamos caminado sobre la luna y enviado sondas a través del sistema solar, pero sabemos muy poco sobre lo que está sucediendo dentro de otros planetas. Ahora, por primera vez, hemos podido ver el interior de uno, gracias a la nave espacial Mars InSight de la NASA. La sonda, que aterrizó en 2018, está equipado con un módulo de aterrizaje alimentado por energía solar lleno de equipos, incluido un sismómetro (un detector de vibraciones muy sensible).
Los resultados, publicado en tres estudios en Ciencia, presentan algunos descubrimientos inesperados sobre el interior de Marte, incluido su gran núcleo.
Aunque Marte no tiene placas tectónicas, se detectaron los primeros «marsquakes» meses después de aterrizar la sonda. Esto puede resultar de vibraciones causadas por meteoritos que llegan a la superficie o de procesos dentro del planeta.
Los terremotos en Marte son difíciles de detectar, en parte porque el sismómetro InSight está sujeto a extremos en el clima marciano, con períodos de viento cambiantes estacionalmente que oscurecen los datos. Las señales que se han utilizado para sondear el interior de Marte provienen de terremotos relativamente pequeños, el mejor de los cientos detectados hasta ahora.
Los planetas crecen por acreción, es decir, acumulando material al principio de la vida de un sistema solar. Pero sus interiores no son una mezcla uniforme de estos ingredientes iniciales, 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. Esperamos que los planetas rocosos como Marte tengan un núcleo rico en hierro, seguido de un silicato capa llamada manto y una capa exterior conocida como corteza. Hasta ahora, se desconocía cuánto de Marte ocupaba cada una de estas capas.
corazon metalico
Es imposible obtener una muestra del núcleo de Marte. En cambio, para estimar su tamaño, usamos ondas sísmicas (creadas por marsquakes). En la Tierra, el radio del núcleo se estimó primero al encontrar su «sombra», un área donde el núcleo interrumpe la llegada de ondas sísmicas de terremotos distantes. nuestro estudio tenía que depender de un tipo particular de onda lenta, que se mueve lateralmente, llamadas ondas S, que se reflejan en la superficie del planeta por la interfaz entre el núcleo y el manto.
Al comparar los datos y los modelos, encontraron que la litosfera de Marte tiene entre 400 y 600 km de espesor. Esto es considerablemente más grueso que cualquier capa dura vista en la Tierra.
El cuidadoso procesamiento sísmico realizado por sismólogos de todo el mundo ha revelado señales de seis marsquakes relativamente cerca de la sonda. En combinación con la información de la física mineral y las ondas sísmicas que viajan a través del manto, pudimos estimar el tamaño y la densidad del núcleo marciano. Esto sugiere que el radio es de 1.830 km (unos 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 livianos debe mezclarse con su plancha. Gracias a nuestro trabajo, ahora sabemos que el núcleo marciano debe contener 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 que esperaríamos en el centro de Marte, por lo que es poco probable que tenga un núcleo interno sólido como la Tierra. Esto puede ayudarnos a comprender por qué no hay 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 investigó ondas sísmicas, que se convierten de ondas P (ondas de compresión rápida) 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 sugirieron que el posible espesor medio de la corteza marciana es de entre 24 y 72 km. Esto significa que podemos descartar estimaciones anteriores de hasta unos 100 km.
Se desplegarán nuevos sismómetros en la Luna como parte de la misión Artemis, mientras que la misión Dragonfly colocará un sismómetro en la luna Titán de Saturno a mediados de la década de 2030.
A partir de más de 100 años de sismología en la Tierra, sabemos que debajo de la delgada corteza del planeta está el manto, pero el manto en sí no es uniforme hasta el núcleo. El manto superior y la corteza, conocidos colectivamente como 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 las placas tectónicas, pero en Marte no está claro qué papel juega la litosfera.
Para muestrear diferentes profundidades del manto, podemos utilizar ondas sísmicas directas y reflejadas. Las ondas P o S directas se hunden profundamente en el manto y luego regresan a la superficie. La profundidad a la que viajan depende de la estructura del planeta y de la distancia del terremoto al sismómetro. Las ondas reflejadas vuelven a la superficie y vuelven a sumergirse dos o tres veces. Un tercer estudio identificó ocho maremotos de baja frecuencia que producían ondas directas y reflejadas, y los utilizó para crear y probar diferentes modelos de la corteza y el manto marcianos.
Al comparar los datos y los modelos, encontraron que la litosfera de Marte tiene entre 400 y 600 km de espesor. Esto es considerablemente más grueso que cualquier capa dura vista en la Tierra e implica que la corteza marciana tiene una mayor concentración de elementos radiactivos que producen calor de lo que se pensaba anteriormente.
Ahora sabemos más sobre los ingredientes utilizados 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 tendrán que preocuparse por los pequeños maremotos que usamos para sondear el planeta rojo, la falta de un campo magnético generado por el núcleo rico en azufre significará que ellos y su equipo deberán tener más cuidado con los asaltos. viento solar.
Nuestra nueva comprensión del interior de Marte es parte de una nueva era de sismología planetaria, más de cincuenta años desde la Misiones Apolo sismómetros descansando sobre la luna. Se desplegarán nuevos sismómetros en la Luna como parte del Misión Artemisa, mientras que la Libélula La misión colocará un sismómetro en Titán, la luna de Saturno, a mediados de la década de 2030. 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
