Marte: Sismos diarios revelan impactos de meteoritos

En resumen:

• Por primera vez, los investigadores utilizan datos sísmicos para estimar una tasa de impacto de meteoritos global que muestra que los meteoroides del tamaño de una pelota de baloncesto impactan Marte casi a diario.
• Las señales sísmicas generadas por el impacto muestran que los impactos de meteoritos son 5 veces más abundantes de lo que se pensaba anteriormente.
• Los datos sísmicos ofrecen una nueva herramienta, además de los datos de observación, para calcular las tasas de impacto de meteoritos y planificar futuras misiones a Marte.

Un equipo internacional de investigadores, codirigido por la ETH Zurich y el Imperial College de Londres, ha derivado la primera estimación de impactos de meteoritos globales en Marte utilizando datos sísmicos. Sus hallazgos indican que entre 280 y 360 meteoritos golpean el planeta cada año, formando cráteres de impacto de más de 8 metros (unos 26 pies) de ancho. Geraldine Zenhaeusern, quien codirigió el estudio, comentó: “Esta tasa fue aproximadamente cinco veces más alta que la estimada solo a partir de imágenes orbitales. Alineado con las imágenes orbitales, nuestros hallazgos demuestran que la sismología es una excelente herramienta para medir las tasas de impacto”.

Las señales de “chirrido” sísmicas dan a conocer una nueva clase de terremotos

Utilizando datos del sismómetro desplegado durante la misión InSight de la NASA a Marte, los investigadores encontraron que 6 eventos sísmicos registrados en la vecindad de la estación habían sido identificados previamente como impactos meteóricos (Garcia et al., 2023), un proceso habilitado por la grabación de una señal atmosférica acústica específica generada cuando los meteoritos entran a la atmósfera marciana. Ahora, Zenhäusern, ETH Zurich, codirector, Natalia Wójcicka, Imperial College London, y el equipo de investigación han encontrado que estos 6 eventos sísmicos pertenecen a un grupo mucho más grande de terremotos marcianos, llamados eventos de muy alta frecuencia (VF). El proceso de origen de estos terremotos ocurre mucho más rápido que para un terremoto tectónico marciano de tamaño similar. Mientras que un terremoto normal de magnitud 3 en Marte tarda varios segundos, un evento generado por impacto del mismo tamaño tarda solo 0,2 segundos o menos, debido a la hipervelocidad de la colisión. Al analizar los espectros de los terremotos de Marte, se identificaron otros 80 terremotos de Marte que ahora se cree que son causados por impactos de meteoroides.

Su búsqueda de investigación comenzó en diciembre de 2021, un año antes de que el polvo acumulado en los paneles solares pusiera fin a la misión InSight, cuando un gran terremoto distante registrado por el sismómetro hizo eco de una señal sísmica de banda ancha en todo el planeta. La teledetección asoció el terremoto con un cráter de 150 metros de ancho. Para confirmarlo, el equipo de InSight se asoció con la cámara de contexto (CTX) del orbitador de reconocimiento de Marte (MRO) para buscar otros cráteres frescos que coincidieran con el momento y la ubicación de los eventos sísmicos detectados por InSight. El trabajo de detective de los equipos dio sus frutos y tuvieron la suerte de encontrar un segundo cráter fresco de más de 100 metros (320 pies) de diámetro. Sin embargo, los cráteres más pequeños, formados cuando los meteoroides del tamaño de una pelota de baloncesto golpean el planeta y que deberían ser mucho más comunes, seguían siendo esquivos. Ahora, la cantidad de impactos de meteoritos se estima de nuevo por la ocurrencia de estos especiales terremotos de alta frecuencia.

Primera tasa de impacto de meteoritos a partir de datos sísmicos

Aproximadamente 17.000 meteoritos caen a la Tierra cada año, pero a menos que se vean cruzando el cielo nocturno, rara vez se notan. La mayoría de los meteoros se desintegran al entrar en la atmósfera de la Tierra, pero en Marte, la atmósfera es 100 veces más delgada, dejando su superficie expuesta a impactos de meteoritos más grandes y frecuentes.

Hasta ahora, los científicos planetarios se han basado en imágenes orbitales y modelos inferidos de impactos de meteoritos bien conservados en la Luna, pero extrapolar estas estimaciones a Marte resultó ser un desafío. Los científicos tuvieron que tener en cuenta la mayor atracción gravitacional de Marte y su proximidad al cinturón de asteroides, lo que significa que más meteoritos golpean el planeta rojo. Por otro lado, las tormentas de arena regulares dan como resultado cráteres que están mucho menos bien conservados que los de la Luna y, por lo tanto, no se detectan tan fácilmente con imágenes orbitales. Cuando un meteorito golpea el planeta, las ondas sísmicas del impacto viajan a través de la corteza y el manto, y pueden ser captadas por los sismómetros.

Wójcicka explica: “Estimamos los diámetros de los cráteres a partir de la magnitud de todos los terremotos VF-marcianos y sus distancias, luego los usamos para calcular cuántos cráteres se formaron alrededor del módulo de aterrizaje InSight en el transcurso de un año. Luego extrapolamos estos datos para estimar la cantidad de impactos que ocurren anualmente en toda la superficie de Marte”.

Zenhäusern agrega: “Si bien los nuevos cráteres se pueden ver mejor en terrenos planos y polvorientos donde realmente se destacan, este tipo de terreno cubre menos de la mitad de la superficie de Marte. Sin embargo, el sensible sismómetro InSight podría escuchar cada impacto dentro del alcance del módulo de aterrizaje”.

Información sobre la edad de Marte y futuras misiones

Al igual que las líneas y arrugas de nuestra cara, el tamaño y la densidad de los cráteres de impactos de meteoritos revelan pistas sobre la edad de diferentes regiones de un cuerpo planetario. Cuantos menos cráteres, más joven es la región del planeta. Venus, por ejemplo, casi no tiene cráteres visibles porque su superficie es continuamente reformada por el volcanismo, mientras que Mercurio y la Luna, con sus superficies antiguas, están fuertemente craterizados. Marte se encuentra entre estos ejemplos, con algunas regiones antiguas y otras jóvenes que se pueden distinguir por la cantidad de cráteres.

Los nuevos datos muestran que un cráter de 8 metros (26 pies) ocurre en algún lugar de la superficie de Marte casi todos los días y un cráter de 30 metros (98 pies) ocurre aproximadamente una vez al mes. Dado que los impactos de hipervelocidad causan zonas de explosión que son fácilmente 100 veces más grandes en diámetro que el cráter, saber el número exacto de impactos es importante para la seguridad de las misiones robóticas, pero también para las futuras misiones humanas al planeta rojo.

“Este es el primer artículo de su tipo en determinar con qué frecuencia los meteoritos impactan la superficie de Marte a partir de datos sismológicos, lo que fue un objetivo de la misión de nivel uno de la misión Mars InSight”, dice Domenico Giardini, profesor de sismología y geodinámica en la ETH Zurich y co-investigador principal de la misión Mars InSight de la NASA. “Estos datos se tienen en cuenta a la hora de planificar futuras misiones a Marte”.

Según Zenhäusern y Wójcicka, los próximos pasos en el avance de esta investigación implican el uso de tecnologías de aprendizaje automático para ayudar a los investigadores a identificar más cráteres en imágenes satelitales e identificar eventos sísmicos en los datos.