Las ondas generadas por meteoritos en Marte revelan datos sobre su interior

En la Nochebuena de 2021 el módulo de aterrizaje InSight de la NASA registró un temblor en el planeta rojo por el impacto de un meteorito. La información recogida durante ese y otro evento similar ha permitido analizar la estructura de la corteza marciana, además de aportar la primera observación de ondas sísmicas superficiales fuera de la Tierra.

El módulo de aterrizaje InSight que actualmente tiene la NASA en Marte registró un gran evento sísmico el 24 de diciembre de 2021, con una firma distintiva que onduló por la superficie marciana. Fue uno de los mayores sucesos de este tipo observados en el planeta rojo.

Ahora, a través de dos estudios publicados en la revista Science, se muestra que este suceso, y otro detectado el 18 de septiembre del mismo año, fueron causados por el impacto de meteoritos, y los autores utilizan las ondas superficiales producidas por las colisiones para desentrañar la estructura de la corteza marciana.

Conocer cómo es la corteza y el manto de un planeta proporcionan información importante sobre su origen y evolución. Las ondas sísmicas que se propagan a lo largo de la zona superior poco profunda de un planeta, denominadas superficiales, se pueden utilizar para cartografiar esas características estructurales.

Sin embargo, hasta la fecha no se habían detectado este tipo de ondas en ningún otro planeta distinto de la Tierra. Aunque los temblores sísmicos y los impactos de meteoritos en Marte no son infrecuentes (recientemente se ha informado de otros ejemplos y sus sonidos), su detección y caracterización han sido todo un reto. Pero los dos eventos sísmicos registrados en la segunda mitad de 2021 fueron excepcionalmente grandes, de magnitudes superiores a 4.

En uno de los estudios, liderado por la investigadora Liliya Posiolova de la compañía Malin Space Science Systems (EE UU), se han utilizado imágenes de la superficie marciana tomadas por el Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) para comprobar, a través de los cráteres que dejaron, que estos dos eventos fueron causados por impactos de meteoritos.

Estas colisiones, que dieron lugar a dos grandes cráteres de impacto de más de 130 metros de diámetro cada uno, enviaron ondas superficiales que reverberaron por todo el planeta. Hasta la fecha solo se habían podido detectar ondas sísmicas propagadas desde el interior, o hipocentro, en las profundidades del planeta.

En el otro trabajo, el equipo de Doyeon Kim, geofísico del Instituto de Geofísica de la ETH de Zúrich (Suiza), aprovechó estas ondas superficiales (las primeras detectadas en Marte) para comprender mejor la estructura interior del planeta bajo el módulo de aterrizaje InSight, descubriendo que la corteza es aquí más densa de lo que se pensaba. Estas variaciones limitan los modelos de composición, formación y grosor de la corteza marciana.

“Es la primera vez que se observan ondas sísmicas superficiales en un planeta distinto de la Tierra; ni siquiera las misiones Apolo a la Luna lo consiguieron”, destaca Kim.

Por su parte, Martin Schimmel, del Instituto Geociencias Barcelona (GEO3BCN-CSIC), que, junto a investigadores del Instituto Physique Du Globe de París (IPGP), ha llevado a cabo la codificación de software y el análisis de datos para evidenciar la presencia de ondas superficiales, añade: “Las observaciones de las ondas superficiales nos han permitido ampliar el conocimiento sobre la estructura de la corteza más allá del lugar de aterrizaje de la sonda InSight”.

Las ondas sísmicas son clave en esta misión, cuyo objetivo es estudiar el interior de Marte obteniendo más detalles sobre su corteza, manto y núcleo. A su vez, estos datos sirven al equipo científico de InSight para ampliar el conocimiento sobre la creación de los planetas rocosos, incluyendo la Tierra y la Luna.

“Las diferentes ondas, clasificadas en ondas de superficie y ondas de cuerpo, viajan a través del mismo planeta por trayectorias diferentes y, aunque sus trayectorias sean similares, también muestrean el mismo medio de propagación de forma diferente. Por lo tanto, el uso de diferentes tipos de ondas es esencial para delimitar mejor cualquier estructura”, señala Schimmel.

Registro de más de 1300 martemotos

Desde su aterrizaje en noviembre de 2018, Insight ha detectado 1318 martemotos, incluyendo los causados por meteoritos mucho más pequeños. Sin embargo, esta es la primera vez que los investigadores obtienen mediciones sísmicas directas no solo por debajo del sensor sísmico.

“Con esta información, hemos visto que la corteza marciana, vista en el sitio del módulo de aterrizaje, probablemente no es representativa de la estructura general de la corteza del planeta”, aclara el investigador.

Los autores han estimado que las velocidades sísmicas y la densidad de la corteza son aún mayores lejos del lugar de aterrizaje de la sonda InSight, y así han deducido que o bien la composición es diferente o la porosidad es menor en las zonas volcánicas atravesadas por las ondas superficiales.

“Esto podría explicarse por los procesos de resurgimiento volcánico. Y, de hecho, una gran parte de la trayectoria de las ondas superficiales atraviesa provincias volcánicas”, apunta Schimmel.

Los técnicos de la misión calculan que InSight no tardará en finalizar sus operaciones, probablemente en diciembre de 2022, debido a la acumulación de polvo en sus paneles solares; aunque los sonidos de los impactos de meteoritos y los datos sísmicos que ha obtenido seguirán aportando información sobre la estructura del planeta rojo.

Referencias:

• L. V. Posiolova et al. “Largest recent impact craters on Mars: Orbital imaging and surface seismic co-investigation”. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq7704?cookieSet=1
• D. Kim et al. “Surface Waves and Crustal Structure on Mars”. Science, 2022. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq7157