La reverberación de los vientos y el interior de Marte

Desde hace un tiempo, conocemos la superficie de Marte con bastante precisión. También, hace unos meses se publicaron tres artículos científicos donde se explicaban las características de la corteza (Knapmeyer-Endrun, 2021), el manto (Khan, 2021) y el núcleo marcianos (Stähler, 2021). Ahora, un grupo de investigadores liderados por Manuel Hobiger del servicio sismológico suizo en el ETH Zurich (Suiza), han creado el primer mapa de la subsuperficie marciana a través analizando la reverberación de los vientos en las capas de la superficie y en las rocas.

Para llevar a cabo esta investigación (Hobiger, 2021), el equipo utilizó instrumentos a bordo de la sonda InSight mediante una nueva técnica desarrollada y perfeccionada en la Tierra. Esto ha permitido escrutar bajo la superficie de Marte y descubrir lo que hay en los primeros 200 metros de corteza. La técnica utilizada fue desarrollada para caracterizar lugares en riesgo de sufrir terremotos y estudiar la estructura subsuperficial, y ahora ha sido aplicada a Marte.

La reverberación de los vientos hacen vibrar Marte

Esta técnica, en la Tierra, se basa en la reverberación de los vientos y el movimiento de los océanos que provocan vibraciones sobre la superficie, haciéndola temblar constantemente. Los sismómetros más sensibles son capaces de detectar esta vibración y nos ofrece información sobre la subsuperficie del planeta. Sin embargo, Marte es un mundo mucho más silencioso que nuestro planeta. No hay océanos y su atmósfera es demasiado delgada. Así, esa vibración de la superficie es muchísimo más débil que en la Tierra. Además, en la Tierra los geólogos cuentan con numerosas estaciones sísmicas mientras que en Marte solo tenemos una, el sismómetro SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) de InSight.

interior de marte — Representaci´ón art´ística de los primeros metros del subsuelo de Marte || Cr´éditos: ETH Zurich / Géraldine Zenhäusern (Ampliar).

Aun así, tras analizar la reverberación de los vientos del planeta rojo con la superficie, los análisis han revelado distintas estructuras subsuperficiales con mayor detalle de lo esperado. El problema es que la interpretación es más imprecisa cuanto más se profundiza. Cerca de la superficie se pueden identificar capas de incluso un metro de espesor. Aunque a mayor profundidad, la pérdida de resolución hace que las mediciones identifiquen estructuras cuyo grosor sea como mínimo de unas pocas decenas de metros.

La extraña capa de sedimentos

El mapa vertical obtenido proporciona una visión fascinante de los últimos miles de millones de años en Marte. En los resultados ha destacado sobre todo una inesperada capa de sedimentos cuyo origen es un misterio. Tiene unos 40 metros de espesor y se sitúa entre los 30 y los 70 metros de profundidad. Esta capa, tanto por arriba como por abajo está arropada por dos capas formadas por lavas, como si fuera un sandwich. Comparando con estudios previos, los científicos han enmarcado cada una de las capas de lavas con dos períodos de la historia geológica de Marte. La superior se depositó hace unos 1.700 millones de años en la era Amazónica y la inferior, hace unos 3.600 millones de años, en la era Hesperiana.

reverberación de los vientos marcianos — Interpretación de los análisis que muestran la distribución de la subsuperficie de Marte. Las figuras (a) y (b) muestran dos modelos distintos de velocidad de propagación de ondas sísmicas. Por otro lado, la figura (c) representa la interpretación en base a los modelos usados con los datos recogidos por InSight || Créditos:

El mapeo geológico revela respiraderos volcánicos y frentes de flujo que llenan parcialmente grandes cráteres, espectros de minerales máficos. También la presencia de pliegues debidos a movimientos de fallas. La profundidad de la capa más interna de lavas, que podría ser una mezcla de basaltos amazónicos y hesperianos, o únicamente hesperianos, alcanzaría una profundidad de entre 160 y 180 metros. Bajo esta capa parece que hay nuevamente una capa de sedimentos estratificados que datarían de la era Noeica, es decir, su antigüedad sería superior a los 3.700 millones de años.

A unos tres metros de profundidad y situada sobre la capa de lava más joven hay una banda de unos 15 metros de materiales rocosos. Todo apunta a que un impacto de meteorito levantó parte de la superficie y saltó por los aires para luego precipitarse de nuevo sobre la superficie. Y todo esto sin excavar ni un centímetro en la superficie.

Artículos científicos relacionados

Hobiger, M.; Hallo, M.; Schmelzbach, C. et al. The shallow structure of Mars at the InSight landing site from inversion of ambient vibrations. Nature Communications, 12, 6756 (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26957-7 (Ver) (PDF).

Khan, A. et al. Upper mantle structure of Mars from InSight seismic data. Science, 373, iss. 6553, pp. 434-438 (2021). DOI: 10.1126/science.abf2966 (Ver).

Knapmeyer-Endrun, B. et al. Thickness and structure of the martian crust from InSight seismic data. Science, 373, iss. 6553, pp. 438-443 (2021). DOI: 10.1126/science.abf8966 (Ver).

Stäler, S.C. et al. Seismic detection of the martian core. Science, 373, iss. 6553, pp. 443-448 (2021). DOI: 10.1126/science.abi7730 (Ver).