El análisis de las vibraciones inducidas por el viento de Marte arroja luz sobre las propiedades del subsuelo del planeta


Impresión del artista: El módulo de aterrizaje InSight se encuentra en Homestead Hollow, un pequeño cráter de impacto. El sismómetro SEIS que se utilizó en este estudio es el hemisferio de color claro en el suelo frente al módulo de aterrizaje. El suelo debajo de él consiste en una capa de regolito arenoso en la parte superior de capas alternas de sedimentos (colores amarillo-naranja) y rocas basálticas, es decir, antiguos flujos de lava (colores marrones). Crédito: Géraldine Zenhäusern / ETH Zürich

Los datos sísmicos recopilados en Elysium Planitia, la segunda región volcánica más grande de Marte, sugieren la presencia de una capa sedimentaria poco profunda intercalada entre los flujos de lava debajo de la superficie del planeta. Estos hallazgos se obtuvieron en el marco de la misión InSight de la NASA (Exploración interior utilizando investigaciones sísmicas, geodesia y transporte de calor), en la que colaboran varios socios de investigación internacionales, incluida la Universidad de Colonia. El documento 'La estructura poco profunda de Marte en el sitio de aterrizaje de InSight a partir de la inversión de vibraciones ambientales' aparecerá en Nature Communications el 23 de noviembre.

El geofísico Dr. Cédric Schmelzbach de ETH Zurich y sus colegas, incluidos los especialistas en terremotos Dr. Brigitte Knapmeyer-Endrun y el investigador doctoral Sebastian Carrasco (MSc) del Observatorio Sísmico de la Universidad de Colonia en Bensberg, utilizaron datos sísmicos para analizar la composición de la región de Elysium Planitia. Los autores examinaron el subsuelo poco profundo a unos 200 metros de profundidad. Justo debajo de la superficie, descubrieron una capa de regolito de material predominantemente arenoso de aproximadamente tres metros de espesor por encima de una capa de 15 metros

de eyección gruesa en bloque, bloques rocosos que fueron expulsados después de un impacto de meteorito y cayeron de nuevo a la superficie.

Debajo de estas capas superiores, identificaron alrededor de 150 metros de rocas basálticas, es decir, flujos de lavaenfriados y solidificados, lo que fue en gran medida consistente con la estructura subsuperficial esperada. Sin embargo, entre estos flujos de lava, comenzando a una profundidad de unos 30 metros, los autores identificaron una capa adicional de 30 a 40 metros de espesor con baja velocidad sísmica, lo que sugiere que contiene materiales sedimentarios débiles en relación con las capas de basalto más fuertes.

Para fechar los flujos de lava menos profundos, los autores utilizaron recuentos de cráteres de la literatura existente. El conocimiento establecido sobre la tasa de impacto de los meteoritos permite a los geólogos fechar rocas: las superficies con muchos cráteres de impacto de meteoritos son más antiguas que las que tienen menos cráteres. Además, los cráteres con diámetros más grandes se extienden hacia la capa inferior, lo que permite a los científicos fechar la roca profunda, mientras que los más pequeños les permiten fechar las capas de roca menos profundas.

Descubrieron que los flujos de lava menos profundos tienen aproximadamente 1.700 millones de años, formándose durante el período Amazónico, una era geológica en Marte caracterizada por bajas tasas de impactos de meteoritos y asteroides y por condiciones frías e hiperáridas, que comenzaron hace aproximadamente 3.000 millones de años. En contraste, la capa de basalto más profunda debajo de los sedimentos se formó mucho antes, hace aproximadamente 3.600 millones de años durante el período Hesperiano, que se caracterizó por una actividad volcánica generalizada.

Los autores proponen que la capa intermedia con bajas velocidades volcánicas podría estar compuesta por depósitos sedimentarios intercalados entre los basaltos hesperianos y amazónicos, o dentro de los propios basaltos amazónicos. Estos resultados proporcionan la primera oportunidad de comparar las mediciones sísmicas de la verdad del suelo del subsuelo poco profundo con predicciones anteriores basadas en el mapeo geológico orbital. Antes del aterrizaje, el Dr. Knapmeyer-Endrun ya había desarrollado modelos de la estructura de velocidad del subsuelo poco profundo en el sitio de aterrizaje de InSight basados en análogos terrestres. Las mediciones reales ahora indican capas adicionales, así como rocas más porosas en general.

"Si bien los resultados ayudan a comprender mejor los procesos geológicos en Elysium Planitia, la comparación con los modelos previos al aterrizaje también es valiosa para futuras misiones terrestres, ya que puede ayudar a refinar las predicciones", comentó Knapmeyer-Endrun. Se requiere el conocimiento de las propiedades del subsuelo poco profundo para evaluar, por ejemplo, su capacidad de carga y transitabilidad para los rovers. Además, los detalles sobre las capas en el subsuelo poco profundo ayudan a comprender dónde aún podría contener agua subterránea o hielo. En el marco de su investigación doctoral en la Universidad de Colonia, Sebastián Carrasco continuará analizando el efecto de la estructura superficial de Elysium Planitia en las grabaciones de marsquake.

El módulo de aterrizaje InSight llegó a Marte el 26 de noviembre de 2018, aterrizando en la región de Elysium Planitia. Marte ha sido el objetivo de numerosas misiones científicas planetarias, pero la misión InSight es la primera en medir específicamente el subsuelo utilizando métodos sísmicos.

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