El impacto de un meteorito en Marte muestra grandes trozos de hielo subterráneo, vitales para futuras misiones

El módulo de aterrizaje InSight de la NASA registró un terremoto de magnitud 4 el 24 de diciembre del pasado año. Sin embargo, los científicos no supieron la causa de ese terremoto hasta varios meses más tarde: un impacto de meteorito que se estima es uno de los más grandes vistos en Marte desde que la NASA comenzó a explorar el cosmos. Lo cierto es que los investigadores llevaban varios años a la espera de un evento así, pero en los tres años anteriores las únicas ondas sísmicas detectadas en Marte fueron las que se propagaron desde el foco o hipocentro del respectivo terremoto, a través de las profundidades del planeta.

Finalmente, ocurrió lo que esperaban, cuando el impacto de un meteorito produjo el tipo de ondas superficiales que necesitaban para el avance de su investigación. “Es la primera vez que se observan ondas sísmicas superficiales en un planeta distinto de la Tierra. Ni siquiera las misiones Apolo a la Luna lo consiguieron”, afirma Doyeon Kim, geofísico y científico investigador senior del Instituto de Geofísica de la ETH de Zúrich y autor principal del estudio. Además, el impacto excavó trozos de hielo del tamaño de una roca enterrados más cerca del ecuador marciano que nunca antes, un descubrimiento con implicaciones para los planes futuros de la NASA para enviar astronautas al Planeta Rojo.

Los datos de los seísmos fueron registrados por el módulo de aterrizaje InSight de la NASA y analizados en ETH Zurich (Suiza) en colaboración con el equipo científico del InSight y proporcionan nuevos conocimientos sobre la estructura de la corteza marciana, según publican en la revista ‘Science’. Los investigadores que trabajan en el Servicio de Sismos de Marte de la ETH de Zúrich han estado analizando las mediciones realizadas.

Los científicos determinaron que el terremoto fue el resultado del impacto de un meteorito cuando observaron imágenes de antes y después del Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA y detectaron un nuevo cráter enorme. Esto les ofreció la rara oportunidad de ver los efectos de un gran impacto en el suelo.

Se estima que el meteorito tenía entre 5 y 12 metros, lo suficientemente pequeño como para haberse quemado en la atmósfera de la Tierra, pero no en la delgada atmósfera de Marte, que es solo un 1% más densa que la de nuestro planeta. El impacto, en una región llamada Amazonis Planitia, abrió un cráter de aproximadamente 150 metros de ancho y 21 de profundidad. Parte de la eyección arrojada por el impacto voló hasta 37 kilómetros de distancia, tal fue la magnitud del impacto.

Con las imágenes y los datos sísmicos que documentan el evento, los investigadores piensan que estamos ante uno de los cráteres recientes más grandes jamás vistos en cualquier lugar del sistema solar. Existen muchos cráteres más grandes en el Planeta Rojo, pero son significativamente más antiguos y anteriores a cualquier misión a Marte.

“No tiene precedentes encontrar un impacto nuevo de este tamaño”, dijo Ingrid Daubar, de la Universidad de Brown, quien dirige el Grupo de trabajo de ciencia de impacto de InSight. “Es un momento emocionante en la historia geológica, y tenemos que presenciarlo”.

Tras detectar el impacto el objetivo era encontrar dónde había ocurrido, por lo que los investigadores se pusieron en contacto con colegas que estaban trabajando con una sonda en órbita alrededor de Marte. Y efectivamente, las imágenes tomadas por la Mars Reconnaissance Orbiter mostraban un gran cráter de impacto a unos 3.500 kilómetros de InSight.

“La ubicación coincidía con nuestras estimaciones sobre el origen del terremoto” afirma Kim. Los investigadores también pudieron señalar el impacto de un meteorito a poco menos de 7.500 kilómetros del InSight como el origen de un segundo terremoto atípico.

El módulo InSight ha visto disminuir drásticamente su energía en los últimos meses debido a la acumulación de polvo en sus paneles solares. Ahora se espera que la nave espacial se apague en las próximas seis semanas, poniendo fin a misión científica. Mientras tanto, está estudiando la corteza, el manto y el núcleo del planeta . Las ondas sísmicas son clave para la misión y han revelado el tamaño, la profundidad y la composición de las capas internas de Marte. Desde que aterrizó en noviembre de 2018, InSight ha detectado 1.318 marsquakes , incluidos varios causados por impactos de meteoritos más pequeños .

Lo que hace que las ondas sísmicas superficiales sean tan importantes para los investigadores es que proporcionan información sobre la estructura de la corteza marciana. De hecho, las que viajan por el interior del planeta durante un terremoto han proporcionado hasta ahora información sobre el núcleo y el manto de Marte, pero han revelado poco sobre la corteza lejos del propio módulo de aterrizaje.

"Hasta ahora, nuestro conocimiento de la corteza marciana se basaba en una única medición puntual bajo el módulo de aterrizaje InSight", explica Kim. El resultado del análisis de las ondas superficiales le sorprendió. En promedio, la corteza marciana entre los lugares de impacto y el sismómetro de InSight tiene una estructura muy uniforme y una alta densidad. Sin embargo, justo debajo del módulo de aterrizaje, los investigadores habían detectado previamente tres capas de corteza que implicaban una densidad menor.

Cazadores de cráteres

El cráter del terremoto de diciembre fue visto por primera vez el 11 de febrero de 2022 por científicos que trabajan en Malin Space Science Systems (MSSS), que construyó y opera dos cámaras a bordo de MRO. La cámara de contexto proporciona imágenes en blanco y negro de resolución media, mientras que Mars Color Imager produce mapas diarios de todo el planeta , lo que permite a los científicos rastrear cambios climáticos a gran escala como la reciente tormenta de polvo regional que disminuyó aún más la energía solar de InSight.

La zona de explosión del impacto fue visible en los datos MARCI que permitieron al equipo precisar un período de 24 horas dentro del cual ocurrió el impacto. Estas observaciones se correlacionaron con el epicentro sísmico, lo que demuestra de manera concluyente que el impacto de un meteorito causó el gran terremoto del 24 de diciembre.

“La imagen del impacto no se parecía a nada que hubiera visto antes, con el enorme cráter, el hielo expuesto y la dramática zona de explosión preservada en el polvo marciano”, dijo Liliya Posiolova, quien dirige el Grupo de Operaciones y Ciencia Orbital en MSSS. “No pude evitar imaginar cómo debió haber sido presenciar el impacto, la explosión atmosférica y los escombros expulsados millas abajo”.

Establecer la velocidad a la que aparecen los cráteres en Marte es fundamental para refinar la línea de tiempo geológica del planeta. En superficies más antiguas, como las de Marte y nuestra Luna, hay más cráteres que en la Tierra. Los nuevos cráteres también exponen materiales debajo de la superficie. En este caso, grandes trozos de hielo esparcidos por el impacto fueron vistos por la cámara a color del Experimento científico de imágenes de alta resolución de MRO.

El hielo subterráneo será un recurso vital para los astronautas, quienes podrían usarlo para una variedad de necesidades, que incluyen agua potable, agricultura y propulsor de cohetes. Nunca se había visto hielo enterrado tan cerca del ecuador marciano que, como la parte más cálida de Marte, es un lugar atractivo para los astronautas.

Todos estos datos proporcionan la base para estimar la densidad media de la roca, ya que la velocidad sísmica también depende de las propiedades elásticas del material por el que viajan las ondas. Estos datos permitieron a los investigadores determinar la estructura de la corteza a profundidades de entre 5 y 30 kilómetros aproximadamente por debajo de la superficie de Marte.

En general, las rocas volcánicas tienden a mostrar velocidades sísmicas más altas que las rocas sedimentarias. Además, las trayectorias entre los dos impactos de meteoritos y el lugar de medición pasan por una de las mayores regiones volcánicas del hemisferio norte de Marte.

Los flujos de lava y el cierre de los espacios porosos por el calor creado por los procesos volcánicos, pueden aumentar la velocidad de las ondas sísmicas. “Por otro lado, la estructura de la corteza bajo el lugar de aterrizaje de InSight puede haberse formado de una manera única, quizás cuando el material fue expulsado durante un gran impacto meteorítico hace más de tres mil millones de años. Eso significaría que la estructura de la corteza bajo el módulo de aterrizaje probablemente no es representativa de la estructura general de la corteza marciana”, explica Kim.

Los investigadores de la ETH de Zúrich esperan obtener pronto más resultados. En mayo de 2022, InSight observó el mayor sismo marciano hasta la fecha, con una magnitud de 5. También registró las ondas sísmicas superficiales generadas por este evento poco profundo. Esto ocurrió justo a tiempo, ya que la misión InSight pronto llegará a su fin ahora que los paneles solares del módulo de aterrizaje están cubiertos de polvo y se está quedando sin energía.

Un primer análisis de los datos confirma los hallazgos que los investigadores obtuvieron de los otros dos impactos de meteoritos. “Es una locura. Llevábamos mucho tiempo esperando estas ondas, y ahora, apenas unos meses después de los impactos de los meteoritos, observamos este gran terremoto que produjo ondas superficiales extremadamente ricas. Éstas nos permiten ver aún más profundamente en la corteza, hasta una profundidad de unos 90 kilómetros”, concluye Kim.