InSight y Perseverance han enviado datos sin precedentes sobre todo, desde marsquakes hasta las capas internas del planeta rojo.
Mientras que los humanos han estado luchando por controlar la pandemia de Covid-19, horneándose en un calor récord y tratando de descubrir cómo no quedarse sin agua, nuestra nave espacial en Marte ha estado disfrutando de una existencia bastante más tranquila. (No necesitar respirar ayuda.) Estacionado en la superficie marciana, el módulo de aterrizaje InSight está escuchando marsquakes, mientras que el rover Perseverance está rodando en busca de vida.
Esta semana, los científicos están lanzando un Olympus Mons de los hallazgos de los dos valientes robots. En tres artículos publicados hoy en la revista Science, cada uno de ellos escrito por docenas de científicos de todo el mundo, los investigadores detallan las formas inteligentes en que utilizaron el sismómetro de InSight para observar en profundidad el planeta rojo, lo que les da una comprensión sin precedentes de su corteza, manto, y centro. Es la primera vez que los científicos mapean el interior de un planeta que no es la Tierra. Y ayer, otro grupo de científicos celebró una conferencia de prensa para anunciar los primeros resultados de la investigación de Perseverance, y los próximos pasos que tomará el rover para explorar la superficie del cráter Jezero, que alguna vez fue un lago que podría haber sido el hogar de una antigua vida microbiana.
Los científicos aún tienen mucho que aprender sobre el Planeta Rojo. «Está construido a partir de bloques de construcción similares a nuestro propio planeta, pero Marte se ve muy diferente», dice la sismóloga global de la Universidad de Cambridge, Sanne Cottaar, quien escribió un papel de perspectiva en Ciencias sobre los tres nuevos estudios. “Hay mucha evidencia de que su evolución ha sido muy diferente. Y ahora formar esta imagen de las capas del planeta nos dará las herramientas para averiguar cómo se formó, cómo llegó a ser Marte «.
Abundan las curiosidades al comparar los dos. ¿Por qué, por ejemplo, la Tierra tiene un campo magnético, pero el de Marte parece haber desaparecido? ¿Por qué hay tantos volcanes esparcidos por toda la Tierra, mientras que los volcanes están más localizados y son más grandes en Marte? (Con 374 millas de diámetro y 16 millas de altura, Olympus Mons es el volcán más grande conocido en el sistema solar.) Su formación debe haber sido cataclísmica, pero la superficie de Marte ahora está tranquila; a diferencia de la Tierra, no parece tener actividad volcánica. (En mayo, sin embargo, los científicos presentaron evidencia de lo que dicen es Actividad reciente.) Sólo mirando bajo la superficie pueden los científicos comprender mejor estas rarezas planetarias y, al hacerlo, comprender mejor las peculiaridades de la Tierra como un planeta rocoso compañero.
Pero antes de sumergirnos en la avalancha actual de literatura científica, necesitamos un curso intensivo sobre el funcionamiento de Marte y su observador InSight. Comparado con la Tierra, el Planeta Rojo es geológicamente bastante tranquilo. Debido a que nuestro planeta tiene placas tectónicas (enormes placas de tierra que se desplazan sobre el manto subyacente), la superficie está repleta de actividad como volcanes y terremotos catastróficos. Marte carece de tectónica de placas; no tiene una superficie plateada, porque su núcleo se formó y se enfrió rápidamente durante sus primeros días. Hoy tiembla con temblores mucho más pequeños que pueden provenir de la contracción del planeta a medida que continúa enfriándose.
El trabajo del módulo de aterrizaje InSight es detectar estos terremotos con su sismómetro, lo que ha estado haciendo desde febrero de 2019. El instrumento proporciona a los científicos datos sísmicos extremadamente ricos sobre dos fenómenos en particular: las ondas P y las ondas S que producen los terremotos. «Las ondas P son ondas compresionales, como el sonido en el aire, y son las ondas más rápidas que vemos moverse a través de cualquier cuerpo planetario», dice la sismóloga de la Universidad de Colonia Brigitte Knapmeyer-Endrun, autora principal del artículo que modeló la corteza de Marte. “Y luego tenemos las ondas secundarias, las ondas S, las ondas de corte. El movimiento es más como si tocas una cuerda en una guitarra y se balancea «.
Críticamente, estas ondas S son más lentas que las ondas P, por lo que cuando se produce un terremoto, llegan al sismómetro de InSight un poco más tarde. “Esta diferencia entre la llegada de las ondas P y S puede darte una idea de cuál es la ubicación del terremoto; lo lejos que estaba de su estación ”, dice Knapmeyer-Endrun. Las ondas también difieren en los medios a través de los que pueden viajar y en los que rebotan. Las ondas P se mueven a través de sólidos, líquidos y gases, mientras que las ondas S solo viajan a través de sólidos.
Al analizar las ondas que llegan al sismómetro de InSight, los científicos pueden hacerse una idea de la composición del interior de Marte. Dado que las ondas S no pueden viajar a través del núcleo líquido, toda su energía rebota en el límite entre el núcleo y el manto. Piense en ello como un código binario para computadoras: así como dos elementos, unos y ceros, pueden combinarse para producir una programación extremadamente compleja, también pueden combinarse dos tipos de ondas para producir una imagen sofisticada de las entrañas del Planeta Rojo. “También observamos las diferencias en los tiempos de llegada, y luego podemos decir, ‘OK, esto nos dice algo sobre el grosor de la capa’”, dice Knapmeyer-Endrun.
Con esta técnica, ella y sus colegas pudieron estimar el grosor de la corteza. Anteriormente, los científicos habían utilizado satélites que volaban por encima de sus cabezas para medir las diferencias en la gravedad y la topografía en todo el planeta, y habían probado el grosor de la corteza de esa manera, aterrizando en una estimación de un promedio global de 110 kilómetros. «Ahora, con nuestras mediciones desde el interior, podemos decir que definitivamente es demasiado», dice Knapmeyer-Endrun. Ahora piensan que la cifra máxima de espesor medio es de 72 kilómetros.
Los investigadores calculan que la corteza está formada por dos o tres capas. Hay una capa superior que tiene 10 kilómetros de espesor, que las mediciones de InSight revelaron que es inesperadamente ligera, tal vez porque está hecha de roca fracturada que quedó de los impactos de meteoritos. La capa de abajo desciende a unos 20 kilómetros. “Desafortunadamente, no estamos seguros de lo que sigue a continuación, si ya es el manto o si tenemos una tercera capa en la corteza. Hay algunas ambigüedades que no hemos resuelto ”, dice Knapmeyer-Endrun. «Definitivamente podemos decir que la corteza no es tan gruesa como se había predicho anteriormente, y tiene una densidad más baja».
El sismólogo planetario Simon Stähler de ETH Zürich dirigió el esfuerzo para caracterizar la parte más caliente e interna del interior de Marte: su núcleo. Aunque carecen de la capacidad de ver realmente dentro del centro planetario, el equipo de Stähler pudo extraer algo de información simplemente analizando las ondas S que rebotan en el límite entre el núcleo y el manto. Estos ruidos, incapaces de penetrar el núcleo líquido, encuentran su camino de regreso a la superficie marciana, donde son recogidos por los receptores de InSight. “Se necesitan unos buenos 10 minutos”, dice Stähler, desde el momento del terremoto hasta la detección de la señal reflejada por el núcleo. Al medir este intervalo, su equipo pudo deducir qué tan profundo en el planeta viajan las olas, midiendo así la profundidad del núcleo en sí: alrededor de 1.550 kilómetros de la superficie.
Los investigadores encontraron que la densidad del núcleo es sorprendentemente baja, de solo unos 6 gramos por centímetro cúbico, que es mucho más baja de lo que esperaban de un centro rico en hierro. “Todavía es un misterio cómo el núcleo es tan ligero”, dice Stähler. Debe haber elementos más ligeros presentes, aunque no está claro exactamente cuáles pueden ser. Él y su equipo esperan eventualmente detectar ondas P producidas por un marsquake que se origina directamente en todo el planeta desde donde está estacionado InSight. Dado que pueden atravesar el límite entre el núcleo y el manto, llevarán información sobre la composición del núcleo al receptor del módulo de aterrizaje. Pero para que eso suceda, dice Stähler, «Marte tiene que seguir el juego y darnos este terremoto en el otro lado del planeta».
En el artículo del equipo de Stähler, informan de un radio central de 1.830 kilómetros. Otro equipo, dirigido por el geofísico Amir Khan de ETH Zürich, descubrió que este tamaño es tan grande que deja poco espacio para un manto inferior similar a la Tierra, una capa que actúa como una manta que atrapa el calor alrededor del núcleo. El manto de la Tierra está dividido en dos partes, con una denominada zona de transición en el medio; los niveles superior e inferior se componen de diferentes minerales. “El manto de Marte es, puedo decir con ligereza, una versión ligeramente más simple del manto de la Tierra, simplemente en términos de mineralogía”, dice Khan, autor principal del artículo que describe el manto.
Las estimaciones anteriores del radio del núcleo utilizando datos geoquímicos y geofísicos insinuaban la ausencia de un manto inferior, pero los científicos necesitaban las lecturas sismológicas de InSight para confirmarlo. Sin esta capa, el núcleo marciano probablemente se enfrió mucho más fácilmente que el de la Tierra. Esto es clave para comprender la evolución del Planeta Rojo y, en particular, por qué perdió su campo magnético, una barrera que habría protegido la atmósfera y la vida potencial de los fuertes vientos solares. La creación de un campo magnético requiere un gradiente de temperatura entre el núcleo externo y el interno, lo suficientemente alto como para crear corrientes circulantes que agitan el líquido del núcleo y dan lugar a un campo magnético. Pero el núcleo se enfrió tan rápido que estas corrientes de convección se extinguieron.
El análisis de Khan también muestra que Marte tiene una litosfera gruesa, la parte rígida y fría del manto. Esta podría ser una pista de por qué el Planeta Rojo no tiene la tectónica de placas que impulsa el frenesí del vulcanismo en la Tierra. «Si tiene una litosfera muy gruesa, será muy difícil romper esto y crear el equivalente exacto de la tectónica de placas en la Tierra», dice Khan. «Quizás Mars lo tuvo muy temprano, pero ciertamente está cerrado ahora».
Mientras InSight escucha a escondidas las vibraciones interiores de Marte, Perseverance ha estado rodando por su polvorienta superficie en busca de signos de vida antigua en las rocas, explorando lugares para recolectar muestras de regolitos y aprendiendo sobre la historia geológica de Jezero. «La exploración no es un sprint, es un maratón», dijo Thomas Zurbuchen, administrador asociado de ciencia de la NASA, quien inauguró la conferencia de prensa el miércoles que destacó los primeros avances de los primeros meses del rover en su nuevo hogar. «La perseverancia es un paso en un largo legado de exploración de Marte cuidadosamente planificada que vincula la exploración robótica y humana en el futuro».
Los científicos en la rueda de prensa expusieron lo que Perseverance ha estado haciendo en su viaje por carretera hasta ahora. «El desafío es averiguar exactamente a dónde queremos ir y cómo vamos a encajar todo en nuestro horario», dijo Vivian Sun, ingeniera de sistemas del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. Sun dijo que decidieron desviar Perseverance a unos 3.000 pies al sur de su lugar de aterrizaje para extraer sus primeras muestras de rocas, que se almacenarán en el vientre del rover y luego se almacenarán en la superficie del planeta para una futura misión de regreso que los llevará a la Tierra. .
Perseverance está equipado con un brazo de 7 pies que lleva un conjunto de nuevos dispositivos, incluido el Experimento de utilización de recursos in situ de oxígeno de Marte, o MOXIE, que ya ha demostrado la conversión de pequeñas cantidades de dióxido de carbono atmosférico en oxígeno. El brazo también incluye sensores para evaluar el clima actual y cámaras de alta resolución para tomar imágenes de los alrededores del rover. “Estamos siendo bombardeados por diablos de polvo”, dijo el geoquímico de Caltech Ken Farley, y grandes ráfagas de viento que, para él, parecen muy similares a la Tierra.
Algunas de las rocas en las imágenes se asemejan al lodo endurecido del lago, lo que podría indicar un buen lugar para buscar biofirmas fosilizadas, signos de vida anterior. El equipo también está interesado en averiguar si las rocas del cráter son de origen sedimentario o volcánico; si es lo último, se pueden fechar radiométricamente para comprender mejor la línea de tiempo geológica de los materiales que Perseverance está recolectando. Farley dice que la observación más sorprendente que han hecho hasta ahora es evidencia de inundaciones repentinas y niveles variables de agua, lo que sugiere que en el pasado el cráter pasó por varias fases de secado y llenado de nuevo con agua líquida.
Con su software impulsado por inteligencia artificial de nuevo diseño, Perseverance también rompió el récord del tiempo más largo que un rover haya conducido en Marte, en solo su segundo día de conducción en solitario. «La conducción autónoma es ahora casi tan rápida como la conducción dirigida por humanos», dijo Olivier Toupet, un especialista en robótica del JPL. Si bien los humanos pueden dirigir de forma remota la Perseverancia alrededor de 100 pies por día, maniobrando con cuidado alrededor de los obstáculos, el software de IA permite una mayor agilidad. Crea un mapeo tridimensional de la superficie mientras el rover está conduciendo, para que pueda actualizar y optimizar su ruta en tiempo real. Toupet dijo que el viaje marciano autónomo más largo hasta ahora ha sido de unos 350 pies, y esperan que la perseverancia cuadruplique esa distancia en las próximas semanas.
Después de su desvío hacia el sur, Perseverance viajará hacia el noroeste hasta el sitio de un antiguo delta de un río que una vez alimentó con agua al cráter Jezero. Luego, aumentará por completo el uso de instrumentos en el brazo robótico para descubrir la composición elemental, la mineralogía, la forma y la textura de las rocas marcianas cercanas, información que ayudará a los científicos a aprender sobre el flujo de agua pasado de la cuenca.
A unos miles de kilómetros de distancia, InSight continuará registrando terremotos y revelará el funcionamiento interno del primer planeta rocoso, además del nuestro, que los científicos han podido caracterizar con sismología. “Es un campo muy joven para la humanidad”, dice Cottaar. «Hemos estado mirando las estrellas mucho más tiempo de lo que hemos estado mirando bajo nuestros pies».
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