Dalle onde sismiche è possibile derivare le proprietà e i confini della struttura interna di un pianeta. Le onde di taglio (in sismologia conosciute come onde S) originate da un terremoto, che viaggiano e si riflettono sul nucleo di ferro-nichel, vengono rilevate dal sismometro di Insight e consentono di fare una stima della dimensione del nucleo stesso. La forza delle onde riflesse mostra che il nucleo è allo stato liquido, attraverso il quale le onde di taglio non possono propagarsi. Crediti: Chris Bickel/Science
Sono appena usciti su Science tre articoli, basati sulle prime osservazioni sismiche dirette del lander InSight della Nasa, che forniscono indizi fondamentali sulla composizione di Marte. In questi studi sono riportati i risultati preliminari della missione e viene mappato – per la prima volta – l’interno di un pianeta diverso dalla Terra. «Questi tre studi forniscono importanti vincoli sull’attuale struttura di Marte e sono inoltre fondamentali per migliorare la nostra comprensione di come il pianeta si è formato miliardi di anni fa e di come si è evoluto nel tempo», scrivono in un editoriale a commento dei risultati – pubblicato sullo stesso numero della rivista – le astrosismologhe Sanne Cottaar e Paula Koelemeijer.
Lo studio degli strati interni di un pianeta – la sua crosta, il mantello e il nucleo – può rivelare informazioni chiave sulla sua formazione ed evoluzione, oltre a fornire indizi sull’attività geomagnetica e tettonica in esso ospitata. Le regioni interne profonde possono essere sondate misurando le onde che viaggiano attraverso il pianeta a seguito di eventi sismici, come un terremoto. È così che si sono compiute le indagini per stabilire le caratteristiche interne della Terra. Ma vediamo un po’ più nel dettaglio cosa sono riusciti a fare i tre gruppi di ricerca grazie ai dati del lander della Nasa.
All’inizio del 2019, InSight ha iniziato a rilevare e registrare i terremoti dalla sua posizione sulla superficie di Marte, inclusi diversi terremoti subcrostali che assomigliano agli eventi tettonici sulla Terra. Il gruppo di ricerca coordinato da Brigitte Knapmeyer-Endrun ha utilizzato i terremoti e il rumore sismico ambientale per visualizzare la struttura della crosta marziana al di sotto del sito di atterraggio del lander, trovando prove di una crosta multistrato con due o tre interfacce. Estrapolando questi dati all’intero pianeta, il team di Knapmeyer-Endrun ha mostrato come lo spessore medio della crosta di Marte sia compreso tra 24 e 72 chilometri, mentre il gruppo di ricerca di Amir Khan ha usato le onde sismiche dirette e riflesse dalla superficie generate da otto terremoti a bassa frequenza per sondare più in profondità e rivelare la struttura del mantello di Marte a una profondità di quasi 800 chilometri. I loro risultati suggeriscono che a circa 500 chilometri sotto la superficie si trovi una spessa litosfera e, come per la Terra, probabilmente sotto di essa sia presente uno strato a bassa velocità. Secondo Khan e colleghi, lo strato crostale di Marte è probabilmente altamente arricchito di elementi radioattivi che producono calore, riscaldando questa regione a spese dell’interno del pianeta. Ancora più in profondità, Simon Stähler e colleghi hanno utilizzato i deboli segnali sismici riflessi dal confine tra nucleo e mantello marziano per indagare il nucleo di metallo liquido, scoprendo che ha un raggio di quasi 1830 chilometri e inizia all’incirca a metà strada tra la superficie e il centro del pianeta, suggerendo che il mantello del pianeta sia costituito da un solo strato roccioso, anziché due, come sulla Terra. Secondo Stähler, i risultati indicano che il nucleo di ferro-nichel è meno denso di quanto si pensasse in precedenza e arricchito di elementi più leggeri.
«Le osservazioni sismiche dirette su Marte rappresentano un importante passo avanti nella sismologia planetaria», concludono Cottaar e Koelemeijer. «Nei prossimi anni, man mano che verranno misurati più terremoti, gli scienziati perfezioneranno questi modelli del pianeta rosso e riveleranno ulteriori enigmi marziani».
Per saperne di più:
- Leggi su Science l’articolo “Upper mantle structure of Mars from InSight seismic data”, di Amir Khan, Savas Ceylan, Martin van Driel, Domenico Giardini, Philippe Lognonné, Henri Samuel, Nicholas C. Schmerr, Simon C. Stähler, Andrea C. Duran, Quancheng Huang, Doyeon Kim, Adrien Broquet, Constantinos Charalambous, John F. Clinton, Paul M. Davis, Mélanie Drilleau, Foivos Karakostas, Vedran Lekic, Scott M. McLennan, Ross R. Maguire, Chloé Michaut, Mark P. Panning, William T. Pike, Baptiste Pinot, Matthieu Plasman, John-Robert Scholz, Rudolf Widmer-Schnidrig, Tilman Spohn, Suzanne E. Smrekar,William B. Banerdt
- Leggi su Science l’articolo “Thickness and structure of the martian crust from InSight seismic data”, di Brigitte Knapmeyer-Endrun, Mark P. Panning, Felix Bissig, Rakshit Joshi, Amir Khan, Doyeon Kim, Vedran Leki´c, Benoit Tauzin, Saikiran Tharimena, Matthieu Plasman, Nicolas Compaire, Raphael F. Garcia, Ludovic Margerin, Martin Schimmel, Éléonore Stutzmann, Nicholas Schmerr, Ebru Bozda˘g, Ana-Catalina Plesa, Mark A.Wieczorek, Adrien Broquet, Daniele Antonangeli, Scott M. McLennan, Henri Samuel, Chloé Michaut, Lu Pan, Suzanne E. Smrekar, Catherine L. Johnson, Nienke Brinkman, Anna Mittelholz, Attilio Rivoldini, Paul M. Davis, Philippe Lognonné, Baptiste Pinot, John-Robert Scholz, Simon Stähler, Martin Knapmeyer, Martin van Driel, Domenico Giardini,W. Bruce Banerdt
- Leggi su Science l’articolo “Seismic detection of the martian core”, di Simon C. Stähler, Amir Khan, W. Bruce Banerdt, Philippe Lognonné, Domenico Giardini, Savas Ceylan, Mélanie Drilleau, A. Cecilia Duran, Raphaël F. Garcia, Quancheng Huang, Doyeon Kim, Vedran Lekic, Henri Samuel, Martin Schimmel, Nicholas Schmerr, David Sollberger, Éléonore Stutzmann, Zongbo Xu, Daniele Antonangeli, Constantinos Charalambous, Paul M. Davis, Jessica C. E. Irving, Taichi Kawamura, Martin Knapmeyer, Ross Maguire, Angela G. Marusiak, Mark P. Panning, Clément Perrin, Ana-Catalina Plesa, Attilio Rivoldini, Cédric Schmelzbach, Géraldine Zenhäusern, Éric Beucler, John Clinton, Nikolaj Dahmen, Martin van Driel, Tamara Gudkova, Anna Horleston, W. Thomas Pike, Matthieu Plasman, Suzanne E. Smrekar