Fotografía reciente del lander o aterrizador InSight sobre la superficie de Marte. En ella se aprecian los dos booms blanquecinos (destacan sobre los paneles solares) que conforman el instrumento TWINS. / NASA/JPL-Caltech

En los años 70 del siglo pasado, las dos sondas Viking que la NASA mandó a Marte midieron, mediante un lander o aterrizador, la actividad sísmica marciana. De esta forma se registraron algunas señales que se atribuyeron a terremotos, pero algunos científicos lo pusieron en duda. En aquel momento, quedaron como datos ambiguos y nada concluyentes.

“Pero ahora sí, la misión InSight –también de la NASA– ha registrado en Marte, sin lugar a dudas, movimientos sísmicos de origen tectónico, y similares a los que se producen en la Tierra o en La luna”, destaca a Sinc el investigador José Antonio Rodríguez Manfredi del Centro de Astrobiología (CAB, centro mixto INTA-CSIC).

Durante sus primeros 10 meses de operación, InSight ha registrado 174 eventos sísmicos en Marte, algunos casi de magnitud 4

“Hasta ahora se pensaba que los sismos que se podían producir en Marte no eran como los terrestres, y que se debían a un enfriamiento lento del planeta a lo largo del tiempo, lo que ocasionaba fracturas en la superficie –añade–. Con estos resultados de InSight se puede concluir que sí hay un origen tectónico en estos sismos, al ser los espectros obtenidos compatibles con los que medimos en nuestro planeta”.

Rodríguez Manfredi es coautor de tres de los cinco artículos que publica este lunes la revista Nature Geoscience con los resultados sismográficos y atmosféricos recogidos por InSight (del inglés, Interior exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) en sus primeros diez meses de operación.

Un lander con sismógrafos y sensores

Este lander aterrizó el 26 de noviembre de 2018 en la llamada Elysium Planitia del planeta rojo y cuenta con un sismómetro, dos cámaras, sensores de presión atmosférica, temperatura y viento, un magnetómetro y un radiómetro. Su objetivo es determinar la composición y estructura interior de Marte, así como el estado térmico, la sismicidad y la tasa de creación de cráteres de impacto actuales.

El sismómetro SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure, o Experimento sísmico para la estructura interior) tiene por objetivo detectar, discriminar y caracterizar la actividad sísmica local de Marte. Este instrumento comenzó a realizar sus medidas 72 soles (días marcianos) después del aterrizaje y los datos obtenidos en los primeros 168 soles, hasta el 31 de julio de 2019, han confirmado que es un planeta activo sísmicamente.

En este primer periodo de medición se han detectado en total 174 eventos sísmicos, incluyendo al menos 20 de ellos con magnitudes de momento (una medida de la intensidad de los sismos) comprendidas entre 3 y 4, tanto a nivel local, como a distancias tan lejanas como Cerberus Fossae, a unos 1.600 km al este del lugar donde se halla InSight. “Esa zona contiene fallas, flujos volcánicos y evidencias de agua líquida en el pasado (2-10 millones de años)”, apunta Rodríguez Manfredi.

El origen de algunos de los ‘martemotos’ más intensos parece estar en Cerberus Fossae, una zona con fallas y flujos volcánicos situada a 1.600 km de la nave

El investigador aclara que, de momento, los movimientos sísmicos detectados en Marte son de intensidad baja y media: “Todavía no se han registrado terremotos  marcianos de alta intensidad. El porqué de esta distribución se está estudiado en la actualidad”.

Análisis de la atmósfera marciana

Además del estudio de los ‘martemotos’, lnSight también ha analizado la atmósfera del planeta rojo, diferente a la de la Tierra: es tenue y delgada, aunque rica en aerosoles de polvo, y cubre una superficie seca. Por este motivo, su estudio in situ permite a los científicos ampliar su conocimiento sobre las atmósferas planetarias.

La misión InSight cuenta con un conjunto de sensores meteorológicos denominado Subsistema Auxiliar de la Carga Útil (APSS, en inglés), que incluye el sensor de presión (PS, Pressure Sensor) y el magnetómetro (IFG, FluxGate Magnetometer) en el interior del módulo de aterrizaje; y dos sensores meteorológicos en la cubierta superior, cada uno de ellos con sensores de velocidad y dirección del viento (TWINS, proporcionados por el CAB), y de temperatura del aire.

Un campo magnético sorprendente

Por su parte, las medidas del magnetómetro indican que el campo magnético local, considerado el resto de un antiguo campo magnético global, resulta ser diez veces más intenso que las estimaciones proporcionadas por los satélites en órbita, lo que constituye una sorpresa para los investigadores y requerirá futuras investigaciones.

APSS permite medir el tiempo meteorológico con una continuidad, precisión y frecuencia de muestreo sin precedentes, midiendo los procesos a escala local, regional e incluso global. A escala local, esta pormenorizada caracterización está permitiendo estudiar la turbulencia atmosférica con un nivel de sensibilidad altísimo, lo cual ayudará no solo en la comprensión del comportamiento de la atmósfera marciana, sino también para alimentar y mejorar los modelos meteorológicos mesoscalares marcianos.

Los sensores de temperatura y viento (TWINS) de esta misión los ha proporcionado por el Centro de Astrobiología desde España

Aunque inicialmente se esperaba que Homestead Hollow (el nombre que ha recibido la zona de Elysium Planitia donde aterrizó InSight) fuera una zona ideal para la generación por el día de remolinos de polvo conocidos como dust devils. Sin embargo, aunque se han registrado multitud de caídas de presión, no se ha detectado ningún dust devil, su contrapartida óptica.

Para los estudios que se están llevando a cabo en base a esos datos, se plantean dos hipótesis: o bien en el suelo no hay suficiente polvo para ser inyectado en los pequeños torbellinos y formar así los ‘dust devils’; o se ha dado la mala fortuna de tomar las imágenes cuando estos no pasaban por delante de las cámaras.

Fenómenos nocturnos turbulentos

Durante la noche se han observado también fenómenos turbulentos que no pueden ser producidos por ascensos de masas de aire calentadas por el Sol. Una hipótesis que se baraja es que esa turbulencia nocturna es de origen mecánico, es decir, la gran inversión térmica nocturna hace que la capa atmosférica más pegada al suelo se desacople de este, produciendo un gradiente de velocidad de viento a diferentes alturas que desencadena la turbulencia observada durante la noche.

En la escala regional se han detectado vientos de ladera procedentes del Monte Elysium, al noroeste, y de la dicotomía marciana, al sur, con sus correspondientes ondas de gravedad asociadas. El estudio del patrón de vientos medido por TWINS ayudará a complementar la caracterización parcial del patrón medido por el instrumento REMS del rover Curiosity en el cráter Gale, dado que el sensor de viento de este instrumento sufrió daños severos durante el aterrizaje de Curiosity, y solo pudo ser utilizado de forma parcial después del desarrollo de algoritmos específicos que mitigaran este problema.

Finalmente, en la escala global, la alta sensibilidad en las medidas de presión en la zona de aterrizaje ha permitido identificar frentes de inestabilidad producidos a grandes distancias en latitudes medias. Las futuras observaciones de la atmósfera de Marte realizadas por InSight serán clave para mejorar las capacidades de predicción y la exploración futuras.

«Quedan muchos retos por delante», apunta Rodríguez Manfredi, que comenta: «Desde el punto de vista geofísico, cuando otros instrumentos (RISE y HP3) del lander obtengan sus primeras conclusiones, podremos conocer mucho mejor la dinámica de rotación y, por tanto, las propiedades del núcleo profundo; así como el flujo de calor y la dinámica del interior del planeta, como perspectivas complementarias a las ofrecidas por el sismógrafo SEIS».

Referencias bibliográficas:

VV. AA. «Initial results from the InSight mission on Mars», «Crustal and time-varying magnetic fields at the InSight landing site on Mars», «The atmosphere of Mars as observed by InSight», «The seismicity of Mars», «Constraints on the shallow elastic and anelastic structure of Mars from InSight seismic data». Nature Geoscience, febrero de 2020

Además del CAB, en algunos de estos estudios también ha participado el Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera del CSIC.