Cómo los datos sísmicos de NASA InSight están reescribiendo la historia de Marte

Las señales sísmicas indican Marte Cada año recibe el impacto de unos 300 meteoritos del tamaño de una pelota de baloncesto, lo que proporciona una nueva herramienta para datar las superficies planetarias.

Los científicos que participan en NASALa misión InSight de InSight ha revelado que Marte experimenta muchos más impactos de meteoritos de lo que se pensaba anteriormente, con tasas anuales que oscilan entre 280 y 360 impactos importantes. Esta nueva comprensión surge de los datos sísmicos capturados por el sismómetro de InSight, que sugiere una forma más eficiente de datar las superficies de los planetas en todo el sistema solar.

La nueva investigación dirigida por científicos de Colegio Imperial de Londres Y ETH Zurich, como parte de la misión InSight de la NASA, destacó con qué frecuencia ocurren en Marte «terremotos marcianos» causados ​​por impactos de meteoritos.

Los investigadores descubrieron que Marte sufre aproximadamente entre 280 y 360 colisiones de meteoritos al año, lo que genera cráteres de más de ocho metros de diámetro que sacuden la superficie del planeta rojo.

La frecuencia de estos terremotos marcianos, monitoreada por el sismógrafo del rover InSight (un instrumento capaz de medir los más mínimos movimientos terrestres) supera las estimaciones anteriores basadas en imágenes satelitales de la superficie marciana.

Estos cráteres se formaron como resultado de la colisión de un meteorito con Marte el 5 de septiembre de 2021 y son los primeros cráteres observados por la sonda InSight de la NASA. Tomada por el Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA, esta imagen en color resalta el polvo y el suelo perturbados por el impacto en azul para que los detalles sean más visibles para el ojo humano. Copyright: NASA/JPL-Caltech/Universidad de Arizona

Datos sísmicos y datación planetaria.

Los investigadores dicen que estos datos sísmicos podrían ser una forma mejor y más directa de medir las tasas de impacto de meteoritos y podrían ayudar a los científicos a determinar con mayor precisión la edad de las superficies planetarias en todo el sistema solar.

«Al utilizar datos sísmicos para comprender con qué frecuencia los meteoritos golpean Marte y cómo estos impactos cambian su superficie, podemos comenzar a reconstruir mejor», dijo la Dra. Natalia Wojcicka, coautora del primer estudio e investigadora asociada en el Departamento de Ciencias de la Tierra e Ingeniería en el Imperial College de Londres. Juntos una línea de tiempo de la historia geológica y la evolución del Planeta Rojo.

«Se puede considerarlo como una especie de ‘reloj cósmico’ que nos ayudará a datar las superficies de Marte y, tal vez, en el futuro, de otros planetas del sistema solar».

El estudio fue publicado hoy (28 de junio) en la revista. astronomía natural.

Una imagen de collage muestra tres impactos de meteoritos que fueron detectados por primera vez por el sismómetro del módulo de aterrizaje InSight de la NASA y luego capturados por el Mars Reconnaissance Orbiter de la agencia utilizando su cámara HiRISE. Fuente de la imagen: NASA/JPL-Caltech/Universidad de Arizona

Cráteres arqueológicos como relojes cósmicos

Durante muchos años, los científicos han utilizado el número de cráteres en la superficie de Marte y otros planetas como «relojes cósmicos» para estimar la edad de los planetas: las superficies más antiguas de los planetas tenían más cráteres que las más jóvenes.

Para calcular la edad de los planetas de esta manera, los científicos han utilizado tradicionalmente modelos basados ​​en cráteres de la luna para predecir la tasa de impactos de meteoritos de diferentes tamaños a lo largo del tiempo. Para aplicar estos modelos a Marte, necesitarían ajustar cómo la atmósfera evita que impactadores más pequeños golpeen la superficie y los diferentes tamaños y ubicaciones de Marte en el sistema solar.

Para los cráteres pequeños de menos de 60 metros de diámetro, los científicos de Marte también han podido observar con qué frecuencia se forman nuevos cráteres utilizando imágenes de satélite, pero el número de cráteres encontrados de esta manera es mucho menor de lo esperado.

Representación artística del módulo de aterrizaje InSight operando en la superficie de Marte. InSight, abreviatura de Exploración interior mediante investigaciones sísmicas, geodesia y transferencia de calor, es un módulo de aterrizaje diseñado para realizar el primer examen completo de Marte desde su formación hace 4.500 millones de años. Copyright: NASA/JPL-Caltech

Información proporcionada por el sismómetro de InSight

En esta nueva investigación, parte de la misión InSight para comprender la actividad sísmica y la estructura interna de Marte, los investigadores han identificado un patrón previamente desconocido de señales sísmicas, producidas por impactos de meteoritos. Estas señales se caracterizaron por su proporción inusualmente mayor de ondas de alta frecuencia en comparación con las señales sísmicas típicas, entre otras características, y fueron conocidas como terremotos marcianos de «muy alta frecuencia».

Los investigadores descubrieron que la tasa de impactos de meteoritos es mayor de lo estimado previamente al observar los cráteres recién formados capturados por imágenes de satélite y de acuerdo con la extrapolación de datos de los cráteres en la superficie de la luna.

Esto puso de relieve las limitaciones de los modelos y estimaciones anteriores, así como la necesidad de mejores modelos para comprender la formación de cráteres y los impactos de meteoritos en Marte.

El poder de los datos sísmicos en la ciencia planetaria

Para abordar este problema, el equipo de científicos utilizó la sonda InSight de la NASA y su sismógrafo altamente sensible, SEIS, para registrar eventos sísmicos que pueden haber sido causados ​​por impactos de meteoritos.

SEIS detectó distintas firmas sísmicas de estos terremotos marcianos de alta frecuencia, que según los investigadores eran indicativos de impactos de meteoritos y distintas de otras actividades sísmicas.

Utilizando este nuevo método de detección de impactos, los investigadores detectaron muchos más eventos de impacto de los predichos por las imágenes de satélite, especialmente para impactos pequeños que producen cráteres de sólo unos pocos metros de diámetro.

El profesor Gareth Collins, uno de los coautores del estudio del Departamento de Ciencias de la Tierra e Ingeniería del Imperial College de Londres, dijo: «SEIS ha demostrado ser increíblemente exitoso en la detección de impactos, y parece que escuchar los impactos es más efectivo que buscarlos». si queremos entender con qué frecuencia ocurren”.

Mejorar nuestra comprensión del sistema solar.

Los investigadores creen que el despliegue de sismómetros más pequeños y asequibles en futuros módulos de aterrizaje podría mejorar aún más nuestra comprensión de las tasas de impacto y la estructura interna de Marte. Estas herramientas ayudarían a los investigadores a detectar más señales sísmicas, proporcionando un conjunto de datos más completo para comprender los impactos de los meteoritos en Marte y otros planetas, así como su estructura interna.

El Dr. Wojcicka dijo: “Para comprender la estructura interna de los planetas utilizamos la sismología. Esto se debe a que cuando las ondas sísmicas viajan a través del material de la corteza, el manto y el núcleo de un planeta o se reflejan en él, cambian. Al estudiar estos cambios, los sismólogos pueden determinar de qué material están hechas estas capas y a qué profundidad se encuentran.

“En la Tierra, la estructura interna de nuestro planeta se puede comprender más fácilmente observando los datos de los sismómetros ubicados en todo el mundo. Sin embargo, en Marte solo había uno: el SEIS, para comprender mejor la estructura interna de Marte. A más sismómetros distribuidos por todo el planeta.

Además de una nueva investigación publicada en astronomía naturalEl equipo también participa en otro estudio publicado en Progreso cientifico Hoy, el estudio utilizó imágenes y señales atmosféricas registradas por el rover InSight para estimar con qué frecuencia se produjeron impactos en Marte. A pesar de utilizar métodos diferentes, los dos estudios llegaron a conclusiones similares, lo que refuerza los hallazgos generales.

Referencia: “Estimación de la tasa de impacto en Marte a partir de estadísticas de terremotos marcianos de muy alta frecuencia” 28 de junio de 2024, astronomía natural.
DOI: 10.1038/s41550-024-02301-z