Así es Marte por dentro

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El 18 de abril de 1889 se produjo un terremoto en Tokio (Japón). 64 minutos después del temblor, sus ondas sísmicas fueron detectadas por dos péndulos horizontales instalados en sendos observatorios de Postdam y Wilhelmshaven (Alemania). Era la primera vez que se registraba el paso de perturbaciones telúricas por el interior del planeta. 132 años después, un numeroso grupo de científicos ha desvelado cómo es Marte por dentro gracias a un sismógrafo algo más sofisticado que aquellos osciladores.

La sonda InSight de la NASA (ver gráfico más abajo) detectó más de un centenar de los llamados martemotos en su primer año sobre la superficie marciana. Esta expedición tiene por objetivo la exploración del interior del planeta rojo usando, entre otros indicadores, las ondas sísmicas. Como sucede con el sonido, estas oscilaciones se ven moduladas por el medio por el que pasan. Y son estos cambios los que permiten saber el grosor, la densidad o incluso el tipo de material que atraviesan. Desde que la InSight aterrizó en un cráter de la Planicie Elísea en noviembre de 2018, su sismógrafo SEIS ha detectado más de un millar de eventos. Aunque ninguno ha superado una magnitud de 4, una decena de ellos han dejado una señal lo suficientemente clara para atisbar la estructura interna de Marte, con todas sus similitudes y diferencias con la Tierra.

Los primeros resultados los acaba de publicar ahora la revista científica Science en tres trabajos diferentes. Como la Tierra, el interior de Marte está estructurado en tres grandes capas, corteza, manto y núcleo. La capa exterior tiene un grosor, al menos en la región que hay debajo de la sonda, de entre 20 y 39 kilómetros. Al extrapolar los datos a todo el planeta, estiman un grosor de entre 24 y 72 kilómetros. La última cifra supondría más que doblar los 33 km que tiene la corteza terrestre de media. Además, han estimado que en la cubierta marciana hay hasta 20 veces más materiales que generan calor radiactivo, como el uranio y el torio, de lo que se creía.

Recreación de cómo es el interior de Marte y de cómo las ondas sísmicas generadas por un ‘martemoto’ rebotan en el núcleo y son captadas por el sismógrafo.Chris Bickel/Science

El manto es relativamente menos grueso en Marte que en la Tierra. Gracias a la señal de los temblores, los científicos creen que también es diferente en su composición, destacando la ausencia de bridgmanita, el mineral más abundante de la Tierra, concentrado sobre todo en la parte inferior del manto terrestre, y que tiene un papel clave en la geotermia y dinámica del planeta.

También hay diferencias en la parte más interna, el núcleo. El radio del de Marte ronda los 1.840 kilómetros, algo más de la mitad de la endosfera terrestre. Hay que tener en cuenta que el planeta rojo es mucho más pequeño que la Tierra. El hierro es el principal elemento que forma ambos núcleos, pero en el marciano hay una mayor abundancia de materiales ligeros, como el azufre o el oxígeno. La reflexión de las ondas símicas confirma que el centro de Marte tiene una capa en estado líquido, pero no han hallado pruebas de la existencia de otra interior sólida, como sucede en la Tierra.

Para el sismólogo especializado en Marte Simon Stähler, del Instituto de Geofísica de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (Suiza) y coautor de estos estudios, la principal diferencia entre el núcleo terrestre y el marciano tiene que ver con la densidad: “El núcleo de la Tierra pesa en promedio más de 10 gramos por centímetro cúbico, es decir, mucho más que el hierro [7,7gr/cm³]. Es tan pesado porque el hierro, el componente principal, se comprime debido a la elevada presión a esa profundidad”. Por su lado, “el núcleo marciano tiene solo 6 gramos por centímetro cúbico, por lo que es mucho más ligero que el hierro. Así que debe haber elementos ligeros en él, concretamente azufre, oxígeno, carbono o hidrógeno. Pero ¿cómo llegaron allí? ¿Por qué había tanto azufre disponible (> 10%)?”, se pregunta Stähler. Para él, “esto podría apuntar a una formación temprana de Marte, en comparación con la Tierra”.

Pero las particularidades del interior de Marte también son claves para entender la situación actual de su exterior. Lo plantea así el sismólogo del Instituto de Geociencias de Barcelona-CSIC Martin Schimmel, también coautor de dos de los estudios: “Marte era un planeta parecido a la Tierra, con su rango de temperaturas, su atmósfera. Ahora sufre variaciones térmicas de hasta 80º, radiación solar extrema y ausencia de vida. ¿Cómo ha pasado esto?”

“Marte era un planeta parecido a la Tierra, con su rango de temperaturas, su atmósfera. Ahora sufre variaciones térmicas de hasta 80º, radiación solar extrema y ausencia de vida. ¿Cómo ha pasado esto?”

Martin Schimmel, sismólogo del Instituto de Geociencias de Barcelona-CSIC

El hierro del núcleo en rotación no es otra cosa que una geodinamo que genera un campo magnético que, en la Tierra, es lo suficientemente fuerte como para proteger la vida sobre el planeta de una radiación excesiva. En Marte lo fue en el pasado, pero no ahora. “Conocer el tamaño del núcleo y su estado líquido ayuda a restringir las explicaciones sobre lo que pasó con el campo magnético”, comenta Schimmel, colaborador del equipo del Institute du Physique du Globe de París, que lidera esta triple investigación sobre la corona, el manto y el núcleo marcianos.

La sismóloga de la Universidad de Cambridge Sanne Cottaar, que no ha participado en estos estudios, apunta una posible historia de lo que pasó: “El núcleo observado de Marte se halla en el mismo rango [en proporción a las menores dimensiones de Marte] de radio que el de la Tierra, pero es más grande de lo que apuntaban la mayoría de las estimaciones anteriores. Por lo tanto, el manto es más delgado de lo que se pensaba, y como la gravedad también es más débil en Marte, las presiones en el manto son insuficientes para que la bridgmanita sea estable. La bridgmanita proporciona un manto sobre nuestro núcleo que limita el enfriamiento. Su ausencia en Marte sugiere que pudo producirse un enfriamiento tan rápido en los inicios que generó una geodinamo y un campo magnético de corta vida”.

Una idea similar es la que defiende Miguel Herráiz, que investiga la composición y estructura de Marte en la Universidad Complutense de Madrid (UCM). Este profesor recuerda que Marte tenía un campo magnético global, como el de la Tierra, hasta hace unos 4.200 millones de años. “De aquel campo magnético quedan restos digamos arqueológicos en el magnetismo observado en parte de la corteza del sur del planeta”. ¿Cómo se perdió? “Los factores para el mantenimiento de la geodinamo no se conocen bien ni para la Tierra”, dice, pero añade, “la presencia de tantos sulfuros [azufre] en el núcleo en vez de materiales más pesados confirmada por estas investigaciones pudo acelerar el enfriamiento y ralentizar el movimiento del núcleo”.

Diego Córdoba, sismólogo y colega de Herráiz en la Facultad de Ciencias Físicas de la UCM, recuerda que para conocer el interior de la Tierra existen redes de sismógrafos con centenares y hasta miles de sismógrafos. “En Marte solo tienen uno”. Con más aparatos como el instrumento SEIS podrían determinar mejor tanto el grosor y densidad de las distintas capas como su composición. Por eso los datos que han obtenido hay que tomarlos como preliminares y harán falta estudios con otros instrumentos que refuercen estos resultados.

Para confirmar estos primeros resultados y obtener muchos otros datos sobre el origen, evolución y destino de Marte también hacen falta más terremotos y más intensos. Schimmel aún espera que se produzca un gran seísmo que multiplique la información que han obtenido con esta decena de pequeños martemotos.

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