"Quando abbiamo iniziato a mettere insieme il concetto della missione più di dieci anni fa, le informazioni contenute in questi documenti sono ciò che speravamo di ottenere", ha commentato entusiasta il ricercatore principale di InSight Bruce Banerdt del Jet Propulsion Laboratory della NASA, che guida la missione. "Questo rappresenta il culmine di tutto il lavoro e le preoccupazioni dell'ultimo decennio".
Gli studi sono tutti concentrati sui 733 terremoti distinti registrati dal Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS) a bordo del lander e, in particolare, su 35 di questi tutti tra magnitudo 3.0 e 4.0. Questo sismometro è molto sensibile e consente agli scienziati di "sentire" eventi sismici da centinaia a migliaia di chilometri di distanza.
Scrutando il sottosuolo
Le onde sismiche variano in velocità e forma quando viaggiano attraverso materiali diversi all'interno di un pianeta. Queste variazioni su Marte hanno fornito ai sismologi un modo per studiare la struttura interna del pianeta. A sua volta, ciò che gli scienziati apprendono sul Pianeta Rosso può aiutare a migliorare la comprensione di come si sono formati tutti i pianeti rocciosi, inclusa la Terra.
La storia della formazione di Marte inizia così come è iniziata quella della Terra: il pianeta era caldo quando è nato dal grande disco di gas e polvere che circondava il giovane Sole 4,5 miliardi di anni fa circa. Nel corso delle prime decine di milioni di anni, il pianeta si è separato in tre strati distinti, crosta, mantello e nucleo, seguendo un processo chiamato differenziazione. Uno degli obiettivi della missione di InSight è misurare la profondità, le dimensioni e la struttura di questi tre strati.
Ciascuno degli articoli, pubblicati su Science, si concentra su un livello diverso.
Gli scienziati hanno scoperto che la crosta è più sottile del previsto e potrebbe avere due o anche tre sottostrati. Arriva fino a 20 chilometri se ci sono due sottolivelli o 37 chilometri se ce ne sono tre.
Sotto c'è il mantello, che si estende per 1.560 chilometri sotto la superficie.
Al centro di Marte c'è il nucleo, che ha un raggio di 1.830 chilometri.
La conferma delle dimensioni del nucleo fuso è stata particolarmente emozionante per il team. "Questo studio è un'occasione irripetibile", ha affermato Simon Stähler dell'università di ricerca svizzera ETH, autore principale del documento pilota. “Gli scienziati hanno impiegato centinaia di anni per misurare il nucleo della Terra; dopo le missioni Apollo, ci sono voluti 40 anni per misurare il nucleo della Luna. InSight ha impiegato solo due anni per misurare il nucleo di Marte”.
Un'impressione artistica dell'interno di Marte.
Crediti: © IPGP / David Ducros
Marte continua a stringersi
I terremoti che avvertiamo sulla Terra provengono da faglie causate dallo spostamento delle placche tettoniche. Ma, a differenza del nostro pianeta, Marte non ha placche tettoniche: la sua crosta come una sorta di piatto gigante. Tuttavia le fratture delle rocce ancora si formano nella crosta marziana a causa degli stress causati dal leggero restringimento del pianeta mentre continua a raffreddarsi.
Gli scienziati di InSight sono alla costante ricerca anche delle più piccole vibrazioni registrate dal sismometro, discriminandole dal rumore causato dal vento.
Se le oscillazioni del sismogramma seguono determinati schemi noti (e se il vento non soffia contemporaneamente), c'è la possibilità che possa trattarsi di un martemoto.
Le oscillazioni iniziali sono onde primarie, o P, seguite da onde secondarie, o S. Queste onde possono anche ripresentarsi più avanti nel sismogramma dopo essersi riflesse sugli strati all'interno del pianeta.
Le prime sono onde longitudinali e veloci, simili alle onde acustiche. corrispondono a compressioni e rarefazioni del mezzo in cui viaggiano; al loro passaggio le particelle del materiale attraversato compiono un moto oscillatorio nella direzione di propagazione dell'onda. Le seconde sono onde trasversali che non si propagano nei fluidi (come il magma, ad esempio) e provocano nel materiale attraversato oscillazioni perpendicolari alla loro direzione di propagazione.
"Quello che cerchiamo è un'eco", ha affermato Amir Khan dell'ETH di Zurigo, autore principale dell'articolo sul mantello. "Stiamo rilevando un suono diretto, il terremoto, e poi ascoltiamo un'eco da un riflettore nel sottosuolo".§
Questi echi possono persino aiutare gli scienziati a trovare cambiamenti all'interno di un singolo strato, come i sottostrati identificati all'interno della crosta.
"La stratificazione all'interno della crosta è qualcosa che vediamo continuamente sulla Terra", ha affermato Brigitte Knapmeyer-Endrun dell'Università di Colonia, autrice principale dell'articolo sulla crosta. "Le oscillazioni di un sismogramma possono rivelare proprietà come un cambiamento nella porosità o uno strato più fratturato".
La sorpresa è che tutti i terremoti più significativi di InSight sembrano provenire tutti da un'area, Cerberus Fossae, una regione vulcanicamente abbastanza attiva dove la lava potrebbe avervi fluito negli ultimi milioni di anni.
Qui, I veicoli spaziali in orbita hanno individuato le tracce di massi che potrebbero essere rotolati lungo pendii ripidi dopo essere stati liberati da terremoti.
Curiosamente, non sono stati rilevati terremoti da regioni vulcaniche più importanti, come Tharsis, sede di tre dei più grandi vulcani su Marte. Ma è possibile che si stiano verificando molti terremoti, anche più grandi, che InSight non è in grado di rilevare. Ciò sarebbe dovuto alle zone d'ombra causate dal nucleo che rifrange le onde sismiche lontano da determinate aree, impedendo all'eco di un terremoto di raggiungere il sismometro.
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