Investigadores determinan espesor global y densidad de la corteza marciana
Por Barbara Vonarburg, ETH Zúrich
16 de mayo de 2023.
Mapa topográfico de la superficie marciana (izq.) y representación del espesor de la corteza (der.). Crédito: Equipo científico de MOLA / Doyeon Kim, ETH Zurich.
Un fuerte terremoto en el último año de la misión Mars InSight de la NASA permitió a los investigadores de ETH Zurich determinar el grosor y la densidad global de la corteza del planeta. En promedio, la corteza marciana es mucho más gruesa que la de la Tierra o la de la Luna, y la principal fuente de calor del planeta es radiactiva.
Después de más de tres años de monitoreo diario y con los niveles de potencia disminuyendo en el sismómetro de InSight, los investigadores fueron recompensados con datos de un terremoto considerable en mayo de 2022. Las ondas superficiales observadas de este terremoto de magnitud estimada en 4.6 no solo viajaron desde la fuente del terremoto hasta el estación de medición, también continuaron viajando alrededor de todo el planeta varias veces. Estos datos no solo proporcionaron información sobre áreas específicas de Marte, sino que también permitieron una visión global del planeta.
"A partir de este terremoto, el mayor registrado durante toda la misión InSight, observamos ondas superficiales que dieron la vuelta a Marte hasta tres veces", dice Doyeon Kim, sismólogo y autor principal de un estudio recién publicado en la revista Geophysical Research Letters. Para obtener información sobre la estructura por la que pasaban las ondas, los investigadores midieron la velocidad de propagación de estas ondas a diferentes frecuencias.
Estas velocidades sísmicas brindan información sobre la estructura interior a diferentes profundidades. Anteriormente, las ondas superficiales observadas de los dos grandes impactos de meteoritos también permitieron hallazgos regionales a lo largo de sus rutas de propagación específicas. "Ahora, tenemos observaciones sísmicas que representan la estructura global", dice Kim.
Comparando datos de Marte con los de la Tierra y la Luna.
Combinando sus resultados recién obtenidos con los datos existentes sobre la gravedad y la topografía de Marte, los investigadores pudieron determinar el grosor de la corteza marciana. Tiene un promedio de 42 a 56 kilómetros. En promedio, la corteza es más delgada en la cuenca de impacto de Isidis a unos 10 km y más gruesa en la provincia de Tharsis a unos 90 km. Para poner esto en perspectiva, los datos sísmicos indican que la corteza terrestre tiene un espesor promedio de 21 a 27 kilómetros, mientras que la corteza lunar, determinada por los sismómetros de la misión Apolo, tiene entre 34 y 43 kilómetros de espesor.
"Esto significa que la corteza marciana es mucho más gruesa que la de la Tierra o la Luna", dice Kim. En general, los cuerpos planetarios más pequeños de nuestro Sistema Solar tienen una corteza más gruesa que los cuerpos más grandes. Kim explica: "Tuvimos la suerte de observar este terremoto. En la Tierra, tendríamos dificultades para determinar el grosor de la corteza terrestre usando la misma magnitud del terremoto que ocurrió en Marte. Si bien Marte es más pequeño que la Tierra, transporta energía sísmica más eficientemente".
Uno de los resultados más importantes de esta investigación se refiere a la diferencia entre los hemisferios norte y sur de Marte. Este contraste se ha observado desde que existen los telescopios; es particularmente visible en las imágenes de los satélites de Marte. El hemisferio norte de Marte consiste en tierras bajas planas, mientras que hay mesetas altas en el sur. La división entre las tierras bajas del norte y las tierras altas del sur se llama dicotomía marciana.
Densidad de corteza y calor radiactivo similares.
"Uno podría pensar que esta diferencia podría explicarse por dos composiciones de rocas diferentes", dice Kim. "Una roca sería más densa que la otra". Si bien la composición puede ser la misma en el norte y el sur, el grosor de la corteza varía. Si la corteza es más gruesa en el sur, habría menos material del manto marciano debajo de ella, mientras que una corteza más delgada en el norte tendría más de este material denso y más pesado.
¿Qué han podido probar precisamente los investigadores? "Con base en las observaciones sísmicas y los datos de gravedad, mostramos que la densidad de la corteza en las tierras bajas del norte y las tierras altas del sur es similar", escriben. En contraste, la corteza en el hemisferio sur se extiende a una mayor profundidad que en el hemisferio norte. "Este hallazgo es muy emocionante y permite poner fin a una larga discusión científica sobre el origen y la estructura de la corteza marciana", dice Kim. Después de todo, el análisis de los impactos de meteoritos en Marte el año pasado ya proporcionó evidencia de que las cortezas en el norte y el sur están hechas del mismo material.
También se pueden sacar más conclusiones de la gruesa corteza marciana. "Nuestro estudio proporciona cómo el planeta genera su calor y explica la historia térmica de Marte", dice Kim. Como planeta de placa única, la principal fuente de calor que se produce en el interior de Marte en la actualidad es el resultado de la descomposición de elementos radiactivos como el torio, el uranio y el potasio. El estudio encontró que del 50% al 70% de estos elementos productores de calor se encuentran en la corteza marciana. Esta alta acumulación podría explicar por qué hay regiones locales debajo donde todavía pueden estar ocurriendo procesos de fusión en la actualidad.
Fuente:
https://phys.org/news/2023-05-global-thickness-density-martian-crust.html