L’anàlisi de les dades sísmiques de la missió Insight, amb la col·laboració del CSIC, revela nous detalls sobre l’interior de la planeta vermell. Les dades recollides permetran també millorar el coneixement sobre l’evolució de la Terra i el sistema solar.

 

Un estudi internacional amb participació del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) ha analitzat els senyals sísmiques de Mart registrats per la missió Insight de la NASA i ha confirmat que Mart té un nucli líquid i metàl·lic. Les dades també han mostrat la mida del nucli, l’estructura de l’escorça i el mantell.

L’estudi dels senyals d’una desena de martemotos registrats pel sismòmetre ultrasensible de banda ampla Seis (Seismic Experiment for Interior Structure), desplegat per la missió Insight de la NASA, ha permès a un equip internacional de científics determinar l’estructura interna de Mart.

Els resultats de la investigació es publiquen en tres articles de la revista Science. El nucli líquid de Mart tindria un radi d’uns 1.830 km (entre 1.790 i 1.870 km), segons detalla el primer dels estudis publicats, que té com a primer autor Simon Stähler, investigador de l’ETH de Zuric. Aquesta grandària suggereix, segons expliquen els autors en el treball, la presència d’una sèrie d’elements lleugers (com sofre, oxigen o hidrogen) a l’interior d’un nucli que estaria constituït principalment per ferro i níquel.

En dos d’aquests treballs ha participat Martin Schimmel, investigador de Geociències Barcelona del CSIC (GEO3BCN-CSIC) i col·laborador de l’equip de l’Institute du Physique du Globe de París (IPGP), que coordina Philippe Lognonné, professor de la Universitat de París.

L’estudi i anàlisi de les dades sísmiques registrades pel Seis ha permès també als científics determinar el gruix i l’estructura de l’escorça de Mart. En això se centra el segon estudi publicat a Science, la primera autora del qual és la investigadora de la Universitat de Colònia Brigitte Knapmeyer-Endrun, i en el qual també ha col·laborat Martin Schimmel.

Analitzant el comportament de les ones sísmiques, els investigadors han pogut identificar les diferents discontinuïtats que presenta aquesta capa en el punt d’aterratge de la sonda Insight.

 “Aquest treball proporciona els primers mesuraments directes de les capes internes d’un altre planeta. Aquestes dades són clau per determinar la seva estructura interna, així com la seva evolució geològica i geoquímica”, explica Martin Schimmel, que col·labora des de fa uns anys en el desenvolupament de mètodes de processament del senyal sísmic, juntament amb Eléonore Stutzmann, Zongbo Xu i Philippe Lognonné, investigadors de l’IPGP i coautors dels treballs publicats.

Un sol sismòmetre, múltiples resultats

Els models de l’estructura interna de Mart existents fins ara estaven basats en les dades registrades pels satèl·lits en òrbita i l’anàlisi de la seva superfície. A partir dels mesuraments de gravetat i topografia s’havia estimat que l’escorça del planeta tenia un gruix d’entre 30 i 100 km. A més, els valors del moment d’inèrcia i la densitat del planeta suggerien l’existència d’un nucli amb un radi d’entre 1.400 i 2.000 km. Però es desconeixien els detalls exactes.

Gràcies a la sensibilitat de l’instrument, els científics han pogut “escoltar” els esdeveniments sísmics que succeïen a milers de quilòmetres de distància. Les ones sísmiques varien de velocitat i forma quan viatgen a través dels diferents materials que formen l’interior de la planeta, el que ha permès als sismòlegs estudiar l’estructura interna de Mart.

L’equip del Mars Quake Service de la missió Insight va ser capaç així de registrar i catalogar un total de 600 esdeveniments sísmics, dels quals uns 60 corresponen als anomenats martemotos relativament distants. Una desena contenien informació sobre l’estructura profunda de la planeta. “Les ones sísmiques d’un terratrèmol són com el ressò que generem quan es crida a la muntanya. I són els ecos d’aquestes ones, que es generen quan es reflecteixen en el nucli o en el límit entre aquest i el mantell, el que busquem en els senyals gràcies a la seva similitud amb les ones directes del marsquake“, explica Philippe Lognonné.

“Conèixer la mida del nucli de Mart i la seva estructura proporciona informació sobre com es va poder generar el camp magnètic que un cop va protegir l’atmosfera del planeta de les partícules d’alta energia”, explica Schimmel. “La mida del nucli i l’estructura interior del planeta juguen també un paper fonamental en els processos de convecció del mantell que es manifesten en superfície, com l’activitat volcànica i tectònica. Entendre l’evolució de Mart ens pot ajudar a entendre també per què la Terra va evolucionar d’una determinada manera i entendre millor el nostre sistema solar”, conclou Schimmel.

Articles de referència:

Knapmeyer-Endrun, et al. (2021) Thickness and structure of the martian crust from InSight seismic data. Science. https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.abf8966

S.C. Stähler, et al. (2021) Seismic detection of the Martian core. Science. DOI: https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.abi7730

Khan, et al (2021) Upper mantle structure of Mars from InSight seismic data. Science. DOI: https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.abf2966

 

CSIC Comunicación

 

Instituto de Análisis Económico (IAE)

Il·lustració de l’estructura interna de Mart. / IPGP.D. Ducros