Anatomía del planeta rojo: los terremotos de Marte revelan cómo es el interior

Desde principios de 2019, los investigadores han estado registrando y analizando los terremotos marcianos, o marsquakes, como parte de la misión InSight (retroacrónimo de Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport,? en español, Exploración Interior utilizando Investigaciones Sísmicas, Geodesia y Transmisión de Calor) y que consiste en una operación de la NASA cuyo objetivo es el de colocar un aterrizador fijo (robot geofísico en este caso) equipado con instrumentos de alta tecnología el cual podrá estudiar el "pulso" del interior y el subsuelo, la "temperatura" (transmisión de calor) y los "reflejos" (rastreo de precisión) para estudiar la evolución geológica temprana del planeta Marte. 

Usando estos datos, los investigadores ahora han medido la corteza, el manto y el núcleo del planeta rojo, antecedentes que ayudarán a determinar la formación y evolución de Marte y, por extensión, de todo el sistema solar.

Marte una vez completamente fundido

Sabemos que la Tierra está formada por conchas: una fina corteza de roca liviana y sólida rodea un manto espeso de roca pesada y viscosa, que a su vez envuelve un núcleo formado 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 presumiblemente Marte estuvo una vez completamente fundido antes de dividirse en la corteza, el manto y el núcleo que vemos hoy, pero que son diferentes de los de la Tierra", dice Amir Khan, científico del Instituto de Geofísica de ETH Zurich en el 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 Zurich participa bajo el liderazgo del profesor Domenico Giardini.

No hay placas tectónicas en Marte

Los investigadores han descubierto que la corteza marciana debajo del lugar de aterrizaje de la sonda cerca del ecuador marciano tiene entre 15 y 47 kilómetros de espesor. 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.

Debajo de la corteza se encuentra el manto con la litosfera de roca más sólida que alcanza los 400-600 kilómetros hacia abajo, el doble de profundidad que en la Tierra. Esto podría deberse a que ahora solo hay una placa continental en Marte, en contraste con la Tierra con sus siete grandes placas móviles. "La litosfera gruesa encaja bien con el modelo de Marte como un '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 de la Tierra". 

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 las capas del manto marciano también dependen del tamaño del núcleo subyacente, y aquí también los investigadores han llegado a nuevas conclusiones.

El núcleo es líquido y más grande de lo esperado.

El núcleo marciano tiene un radio de aproximadamente 1.840 kilómetros, por lo que es 200 kilómetros más grande de lo que se suponía hace 15 años, cuando se planeó la misión InSight. Los investigadores ahora pudieron volver a calcular el tamaño del núcleo utilizando ondas sísmicas. "Habiendo determinado el radio del núcleo, ahora podemos calcular su densidad", dice 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 de hierro y níquel". 

Estos incluyen azufre, oxígeno, carbono e hidrógeno, y constituyen una proporción inesperadamente grande. Los investigadores concluyen que la composición de todo el planeta aún no se comprende completamente. No obstante, las investigaciones actuales confirman que el núcleo es líquido, como se sospecha, incluso si Marte ya no tiene un campo magnético.

Alcanzando la meta con diferentes formas de onda

Los investigadores obtuvieron los nuevos resultados analizando varias ondas sísmicas generadas por marsquakes. "Ya podíamos ver diferentes ondas en los datos de InSight, por lo que sabíamos qué tan lejos del módulo de aterrizaje estaban estos epicentros de terremotos en Marte", dice Giardini. 

Para poder decir algo sobre la estructura interna de un planeta, se requieren ondas sísmicas que se reflejan en o debajo de la superficie o en el núcleo. Ahora, por primera vez, los investigadores han logrado observar y analizar tales ondas en Marte.

"La misión InSight fue una oportunidad única para capturar estos datos", dice Giardini. El flujo de datos terminará en un año cuando las células solares del módulo de aterrizaje ya no puedan producir suficiente energía. Y agrega: "Pero estamos lejos de terminar de analizar todos los datos; Marte todavía nos presenta muchos misterios, 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 el agua superficial. "Esto nos dará una idea de si estos procesos podrían estar ocurriendo en nuestro planeta y de qué manera", explica Giardini. "Esa es nuestra razón por la que estamos en Marte, para estudiar su anatomía".