Primera detección de las ondas sísmicas que viajan por el núcleo de Marte

Un equipo científico internacional ha detectado por primera vez las ondas sísmicas que viajan a través del núcleo de Marte, confirmando las predicciones que indicaban los modelos sobre su composición. El estudio se ha publicado este lunes en la revista 'PNAS'.

Los autores han utilizado los datos acústicos y sísmicos registrados por el lander o módulo de aterrizaje InSight de la NASA, que estuvo operativo en la superficie marciana desde 2018 hasta el pasado mes de diciembre y cuyos datos se siguen investigando.

Las mediciones indican que el núcleo líquido marciano es ligeramente más denso y pequeño de lo que se pensaba, con un radio aproximado de 1.780-1.810 km, y que está compuesto por una mezcla de hierro y otros elementos, como abundante azufre y, en menor medida, oxígeno, carbono e hidrógeno.

Los resultados son aún más notables si se tiene en cuenta que la misión InSight estaba inicialmente programada para durar poco más de un año marciano (dos años terrestres). A pesar de que las tormentas del planeta rojo aceleraron la acumulación de polvo y redujeron la potencia del 'aterrizador', la NASA prolongó su estancia, por lo que se siguieron recogiendo datos geofísicos, incluidas señales de martemotos o terremotos marcianos, hasta finales del año pasado.

La autora principal del estudio, Jessica Irving, profesora de la Universidad de Bristol (Reino Unido) comenta: "El tiempo adicional de la misión ha merecido la pena. Dos señales sísmicas, una procedente de un martemoto muy lejano y otra del impacto de un meteorito en el otro extremo del planeta, nos han permitido sondear el núcleo marciano. Hemos estado escuchando la energía que viaja a través del corazón de otro planeta, y ahora la hemos oído".

"Estas primeras medidas de las propiedades elásticas del núcleo de Marte –prosigue–, son las que nos han ayudado a investigar su composición: en lugar de ser solo una bola de hierro, también contiene una gran cantidad de azufre y otros elementos, incluyendo una pequeña cantidad de hidrógeno. Las proporciones exactas dependen de cómo sea la composición del manto".

Los investigadores han usado los datos del sismómetro de InSight para comparar las ondas sísmicas que viajan a través del núcleo del planeta respecto a las que transitan por el manto menos profundo, midiendo los tiempos y modelizando luego las propiedades de su interior.

El sismómetro del módulo de aterrizaje InSight (autorretratado aquí con su cámara de contexto) ha registrado eventos sísmicos del lado más lejano de Marte. / NASA/JPL-Caltech

Según Irving, "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 desvía una gran cantidad de energía a medida que las ondas pasan a través del planeta".

Aún así, han logrado estudiar dos: el llamado martemoto del sol 976, el evento más lejano encontrado durante la misión, y S1000a, detectado en el día 1.000 de operaciones "y que fue especialmente útil porque resultó ser el impacto de un meteorito que oímos a lo largo de todo el planeta, por lo que sabíamos de dónde procedían las señales sísmicas".

El análisis de solo dos eventos sísmicos ha permitido sacar conclusiones de todo el núcleo, según explica Irving a SINC, "aunque hemos supuesto que el núcleo está bien mezclado y hemos utilizado una relación basada en la física para representar cómo cambian sus propiedades a medida que la presión aumenta con la profundidad. Del mismo modo, hemos tenido que suponer que el manto está bien mezclado para modelizar cómo viajan las ondas sísmicas a través de esa parte del planeta. Nos habría gustado tener más eventos sísmicos, pero hasta ahora solo hemos detectado dos en los datos de InSight".

Diferencias entre Marte y la Tierra

En cualquier caso, "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", destaca la científica.

Otro de los autores, Vedran Lekic, de la Universidad de Maryland (UMD, en EE UU), recuerda que en 1906 se descubrió por primera vez el núcleo de la Tierra al observar cómo las ondas sísmicas de los terremotos se veían afectadas al pasar por él, de modo similar a lo que se hace ahora en el planeta rojo: "Más de cien años después, estamos aplicando nuestros conocimientos sobre las ondas sísmicas a Marte. Con InSight, por fin estamos descubriendo qué hay en su centro y qué hace que sea tan parecido y a la vez tan distinto de nuestro planeta".

Los nuevos resultados indica que lo más probable es que Marte tenga un núcleo completamente líquido, a diferencia de la Tierra, que combina un núcleo externo líquido y otro interno sólido. El equipo también se ha sorprendido que una quinta parte del peso del núcleo marciano se componga de elementos ligeros (con números atómicos bajos) como el azufre y el oxigeno.

Este elevado porcentaje difiere notablemente de la proporción comparativamente menor de elementos ligeros en el núcleo terrestre, lo que indica que de Marte es mucho menos denso y más comprimible que el de la Tierra, una diferencia que apunta a diferentes condiciones de formación de los dos planetas.

"Puedes verlo de esta manera. Las propiedades del núcleo de un planeta pueden servir como resumen de cómo se formó y evolucionó dinámicamente a lo largo del tiempo. Y el resultado final de estos procesos puede ser la generación o la ausencia de condiciones favorables a la vida", añade Nicholas Schmerr, otro de los coautores de la UMD.

Sin el escudo protector del campo magnético

"La singularidad del núcleo de la Tierra le permite generar un campo magnético que nos protege de los vientos solares, permitiéndonos conservar el agua. El núcleo de Marte no genera este escudo protector, por lo que las condiciones de la superficie del planeta son hostiles para la vida", explica.

Aunque el planeta rojo no tiene actualmente un campo magnético, los científicos plantean la hipótesis de que en el pasado tuvo un escudo magnético similar al campo generado por el núcleo de la Tierra, debido a los restos de magnetismo que persisten todavía en la corteza marciana.

Los autores señalan que esto podría significar que Marte evolucionó gradualmente hasta sus condiciones actuales, pasando de ser un planeta con un entorno potencialmente habitable a uno increíblemente hostil. Las condiciones del interior desempeñan un papel clave en esta evolución, al igual que los impactos violentos, según los investigadores.

Los hallazgos del equipo confirman la exactitud de las estimaciones de los modelos actuales que tratan de desentrañar las capas ocultas bajo la superficie de un planeta. Para geofísicos como Lekic y Schmerr, investigaciones como esta también allanan el camino para futuras expediciones hacia otros cuerpos del sistema solar, como Venus y Mercurio.

Referencia:

J. Irving et al. 'First observations of core-transiting seismic phases on Mars'. 'PNAS', 2023.