¿Qué hay en el núcleo de Marte?: Ondas sísmicas revelan los secretos del Planeta Rojo

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El sismómetro de la misión InSight, a pesar de estar recubierto por varios años de polvo marciano, fue capaz de captar registros de eventos sísmicos procedentes del lado más alejado del planeta. El módulo de aterrizaje en Marte InSight de la NASA adquirió esta imagen de la zona situada frente al módulo de aterrizaje utilizando su Cámara de Contexto del Instrumento (ICC) montada en el módulo de aterrizaje. Crédito: NASA/JPL-Caltech
El sismómetro de la misión InSight, a pesar de estar recubierto por varios años de polvo marciano, fue capaz de captar registros de eventos sísmicos procedentes del lado más alejado del planeta. El módulo de aterrizaje en Marte InSight de la NASA adquirió esta imagen de la zona situada frente al módulo de aterrizaje utilizando su Cámara de Contexto del Instrumento (ICC) montada en el módulo de aterrizaje. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Marte tiene un núcleo de aleación de hierro líquido en su centro. Formado a principios de la historia de Marte, el núcleo es una aleación de hierro rica en elementos ligeros, con el azufre propuesto como el principal elemento ligero basado en la geoquímica de meteoritos marcianos.

Ahora, utilizando datos sísmicos recogidos por la misión InSight, un nuevo estudio de la Universidad de Bristol ha realizado las primeras observaciones de ondas sísmicas viajando a través del núcleo de Marte. Las mediciones de las ondas sísmicas revelan que el núcleo líquido del planeta es más pequeño y ligeramente más denso de lo que se suponía y está compuesto por una mezcla de hierro y muchos otros elementos.

Los resultados sugieren que el núcleo de Marte es ligeramente más denso y pequeño que las estimaciones anteriores, con un radio aproximado de 1.780-1.810 km. Estos hallazgos son consistentes con que el núcleo tenga una fracción relativamente alta de elementos ligeros aleados con hierro, incluyendo abundante azufre y cantidades más pequeñas de oxígeno, carbono e hidrógeno.

En 2018, el módulo de aterrizaje InSight colocó un sismómetro de banda ancha en la superficie marciana, lo que permitió rastrear fenómenos sísmicos como marsismos y impactos de meteoritos. El equipo multidisciplinar de investigadores, que incluía sismólogos, geodinamistas y físicos de minerales, utilizó las observaciones de dos eventos sísmicos en el hemisferio opuesto al del sismómetro para calcular los tiempos de viaje relativos de las ondas sísmicas que salieron del manto y las que entraron en el núcleo. 

Los resultados de la misión de investigación son aún más impresionantes si se tiene en cuenta que inicialmente sólo estaba previsto que durara alrededor de un año marciano (dos años terrestres). La NASA prolongó la estancia del módulo de aterrizaje InSight en Marte a pesar de que las tormentas marcianas aceleraron la acumulación de polvo y cortaron el suministro eléctrico, por lo que los datos geofísicos, incluidas las señales de los marsísmos, siguieron recogiéndose hasta finales del año anterior.

En palabras de la Dra. Jessica Irving, profesora titular de Ciencias de la Tierra en la Universidad de Bristol: "El tiempo adicional de la misión ha merecido la pena. Hemos realizado las primeras observaciones de ondas sísmicas que viajan por el núcleo de Marte. Dos señales sísmicas, una procedente de un maremoto lejano y otra del impacto de un meteorito en el otro extremo del planeta, nos han permitido sondear el núcleo marciano con ondas sísmicas. En efecto, hemos estado escuchando la energía que viaja por el corazón de otro planeta, y ahora la hemos oído".

Representación artística del interior de Marte y de la trayectoria de las ondas sísmicas en su viaje por el núcleo del planeta. Imagen cortesía de NASA/JPL y Nicholas Schmerr. Crédito: NASA/JPL y Nicholas Schmerr.
Representación artística del interior de Marte y de la trayectoria de las ondas sísmicas en su viaje por el núcleo del planeta. Imagen cortesía de NASA/JPL y Nicholas Schmerr. Crédito: NASA/JPL y Nicholas Schmerr.

"Estas primeras mediciones de las propiedades elásticas del núcleo de Marte nos han ayudado a investigar su composición. En lugar de ser sólo una bola de hierro, también contiene una gran cantidad de azufre y otros elementos, incluyendo una pequeña cantidad de hidrógeno."

"Los llamados eventos 'farside', es decir, los que se producen en el lado opuesto del planeta al que se encuentra InSight, son intrínsecamente más difíciles de detectar porque se pierde o se desvía una gran cantidad de energía a medida que las ondas viajan a través del planeta. Hemos necesitado suerte y habilidad para encontrar y utilizar estos fenómenos. Durante el primer año de operaciones en Marte no detectamos ningún evento en el lado lejano. Si la misión hubiera terminado, esta investigación no habría podido llevarse a cabo".

"El marsismo de Sol 976 fue el evento más lejano encontrado durante la misión. El segundo evento del lado lejano, S1000a -el primer evento detectado en el día 1.000 de operaciones- fue particularmente útil porque resultó ser el impacto de un meteorito que escuchamos a través del planeta, por lo que sabíamos de dónde procedían las señales sísmicas. Estos eventos se produjeron después de que el Servicio de Terremotos de Marte (MQS) hubiera perfeccionado sus habilidades en cientos de días de datos marcianos; entonces se necesitaron muchos conocimientos sismológicos de todo el equipo Insight para desentrañar las señales a partir de los complejos sismogramas registrados por el módulo de aterrizaje".

Ved Lekic, coautor del estudio y profesor asociado de Geología en la Universidad de Maryland College Park (EE.UU.), afirma: "Detectar y comprender las ondas que viajan por el espacio marciano es una tarea difícil: "Detectar y comprender las ondas que viajan por el núcleo mismo de otro planeta es un reto increíble, que refleja décadas de esfuerzos de cientos de científicos e ingenieros de múltiples países. No sólo tuvimos que utilizar sofisticadas técnicas de análisis sísmico, sino también desplegar conocimientos sobre cómo afectan las altas presiones y temperaturas a las propiedades de las aleaciones metálicas, aprovechando la experiencia del equipo InSight".

El Dr. Irving añadió: "Los nuevos resultados son importantes para comprender cómo la formación y evolución de Marte difieren de las de la Tierra. Las nuevas teorías sobre las condiciones de formación y los componentes básicos del planeta rojo tendrán que ser capaces de ajustarse a las propiedades físicas del núcleo reveladas por este nuevo estudio."

Fuentes, créditos y referencias:

NASA - Irving, Jessica C. E., First observations of core-transiting seismic phases on Mars, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2217090120

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