InSight de la NASA revela el interior profundo de Marte

Antes de que la nave espacial InSight de la NASA aterrizara en Marte en 2018, los rovers y orbitadores que estudiaban el planeta rojo se concentraban en su superficie. El sismómetro del módulo de aterrizaje estacionario ha cambiado eso, revelando detalles sobre el interior profundo del planeta por primera vez.

Hoy se publicaron en Science tres artículos basados en los datos del sismómetro que brindan detalles sobre la profundidad y composición de la corteza, el manto y el núcleo de Marte, incluida la confirmación de que el centro del planeta es líquido. El núcleo externo de la Tierra es líquido, mientras que su núcleo interno es sólido; los científicos continuarán utilizando los datos de InSight para determinar si lo mismo es válido para Marte.

"Cuando comenzamos a armar el concepto de la misión hace más de una década, la información de estos estudios es lo que esperábamos obtener al final", dijo el investigador principal de InSight, Bruce Banerdt, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL, por sus siglas en inglés) en el sur de California, que lidera la misión. "Esto representa la culminación de todo el trabajo y la preocupación durante la última década", señaló.

El sismómetro de InSight, llamado Experimento Sísmico para Estructura Interior (SEIS, por sus siglas en inglés), ha registrado 733 “martemotos” distintos. Alrededor de 35 de ellos -todos entre magnitudes de 3 y 4- proporcionaron los datos para los tres estudios. El sismómetro ultrasensible permite a los científicos "escuchar" eventos sísmicos desde cientos a miles de kilómetros de distancia.

Mirando hacia Marte

Las ondas sísmicas varían en velocidad y forma cuando viajan a través de diferentes materiales dentro de un planeta. Esas variaciones en Marte han proporcionado a los sismólogos una forma de estudiar la estructura interna del planeta. A su vez, lo que los científicos aprendan sobre Marte puede ayudar a mejorar la comprensión de cómo se formaron todos los planetas rocosos, incluida la Tierra.

Al igual que la Tierra, Marte se fue calentando a medida que se formaba a partir del polvo y grandes grupos de material meteorítico que orbitaban alrededor del Sol y que ayudaron a dar forma a nuestro sistema solar primitivo. Durante las primeras decenas de millones de años, el planeta se separó en tres capas distintas: la corteza, el manto y el núcleo, en un proceso llamado diferenciación. Parte de la misión de InSight era medir la profundidad, el tamaño y la estructura de estas tres capas.

Cada uno de los artículos de Science se centra en una capa diferente. Los científicos encontraron que la corteza era más delgada de lo esperado y puede tener dos o incluso tres subcapas. Tiene una profundidad de hasta 20 kilómetros (12 millas) si hay dos subcapas, o 37 kilómetros (23 millas) si hay tres.

Debajo está el manto, que se extiende a 1 560 kilómetros (969 millas) por debajo de la superficie.

En el corazón de Marte se encuentra el núcleo, que tiene un radio de 1.830 kilómetros (1.137 millas). Confirmar el tamaño del núcleo líquido fue especialmente emocionante para el equipo. "Este estudio es una oportunidad única en la vida", dijo Simon Stähler de la universidad de investigación suiza ETH Zurich, autor principal del artículo central. “A los científicos les llevó 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", comentó.

A la caza de Wiggles

Los terremotos que la mayoría de la gente siente provienen de fallas causadas por el desplazamiento de las placas tectónicas. A diferencia de la Tierra, Marte no tiene placas tectónicas; su corteza es, en cambio, como un plato gigante. Pero aún se forman fallas, o fracturas de rocas, en la corteza marciana debido a las tensiones causadas por la leve contracción del planeta a medida que continúa enfriándose.

Los científicos de InSight pasan gran parte de su tiempo buscando ráfagas de vibración en sismogramas, donde el más mínimo movimiento en una línea puede representar un sismo o, para el caso, ruido creado por el viento. Si los movimientos del sismograma siguen ciertos patrones conocidos (y si el viento no sopla al mismo tiempo), existe la posibilidad de que se trate de un sismo.

Los movimientos iniciales son ondas primarias, o P, seguidas de ondas secundarias, o S. Estas ondas también pueden volver a aparecer más adelante en el sismograma después de reflejarse en las capas del interior del planeta.

"Lo que estamos buscando es un eco", dijo Amir Khan de ETH Zurich, autor principal del artículo sobre el manto. "Detectamos un sonido directo -el terremoto- y luego escuchamos el eco de un reflector en las profundidades del suelo”, agregó.

Estos ecos pueden incluso ayudar a los científicos a encontrar cambios dentro de una sola capa, como las subcapas dentro de la corteza.

"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", explicó.

Una sorpresa es que todos los terremotos más importantes de InSight parecen haber venido de un área, Cerberus Fossae, una región lo suficientemente activa volcánicamente como para que la lava haya fluido allí dentro de los últimos millones de años. Las naves espaciales en órbita han detectado las huellas de rocas que pueden haber rodado por pendientes empinadas después de ser sacudidas por los martemotos.

Curiosamente, no se han detectado sismos en regiones volcánicas más prominentes, como Tharsis, hogar de tres de los volcanes más grandes de Marte. Pero es posible que estén ocurriendo muchos terremotos -incluidos los más grandes- que InSight no puede detectar. Eso se debe a las zonas de sombra causadas por el núcleo que refracta las ondas sísmicas lejos de ciertas áreas, lo que evita que el eco de un terremoto llegue a InSight.

Esperando al grande

Estos resultados son solo el comienzo. Los científicos ahora tienen datos sólidos para refinar sus modelos de Marte y su formación, y SEIS detecta nuevos terremotos todos los días. Mientras se gestiona el nivel de energía de InSight, su sismómetro todavía está escuchando y los científicos tienen la esperanza de detectar un terremoto de magnitud mayor a 4.

"Todavía nos encantaría ver el más grande", dijo Mark Panning de JPL, coautor principal del artículo sobre la corteza. “Tenemos que hacer un gran procesamiento cuidadoso para extraer las cosas que queremos de estos datos. Tener un evento más grande facilitaría todo esto”, aclaró.

Panning y otros científicos de InSight compartirán sus hallazgos a las 9 a.m. hora del Pacífico de Estados Unidos (12 p.m. hora del Este) el 23 de julio en una discusión en vivo en NASA Television, la aplicación de la NASA, el sitio web de la agencia y múltiples plataformas de redes sociales de la agencia, incluyendo los canales de YouTube y Facebook de JPL.

Más sobre la misión

JPL administra InSight para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA. InSight es parte del programa Discovery de la NASA, administrado por el Centro de Vuelo Espacial Marshall de la agencia en Huntsville, Alabama. Lockheed Martin Space en Denver construyó la nave espacial InSight, incluida la etapa de crucero y el módulo de aterrizaje, y respalda las operaciones de la nave espacial para la misión.

Varios socios europeos, incluido el Centre National d'Études Spatiales (CNES) de Francia y el Centro Aeroespacial Alemán (DLR), están apoyando la misión InSight. CNES proporcionó el instrumento de Experimento Sísmico para Estructura Interior (SEIS) a la NASA, con el investigador principal del IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris). Las contribuciones significativas para SEIS provinieron de IPGP; el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (MPS) en Alemania; el Instituto Federal Suizo de Tecnología (ETH Zurich) en Suiza; el Colegio Imperial de Londres y la Universidad de Oxford en el Reino Unido; y JPL. DLR proporcionó el instrumento Paquete de Propiedades Físicas y Flujo de Calor (HP3), con contribuciones significativas del Centro de Investigación Espacial (CBK) de la Academia de Ciencias de Polonia y Astronika en Polonia. El Centro de Astrobiología (CAB) de España suministró los sensores de temperatura y viento.

Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, California

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