Anatomia del pianeta rosso: i terremoti di Marte rivelano l’interno

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I ricercatori sono stati in grado di utilizzare i dati sismici per guardare all’interno del Pianeta Rosso per la prima volta. Hanno misurato la crosta, il mantello e il nucleo e ne hanno ristretto la composizione.

Dall’inizio del 2019, i ricercatori hanno registrato e analizzato i terremoti nell’ambito della missione InSight. Ciò si basa su un sismometro la cui acquisizione dati e l’elettronica di controllo sono state sviluppate presso l’ETH di Zurigo. Utilizzando questi dati, i ricercatori hanno ora misurato la crosta, il mantello e il nucleo del pianeta rosso, dati che aiuteranno a determinare la formazione e l’evoluzione del Pianeta Rosso e, per estensione, dell’intero sistema solare.

Il Pianeta Rosso una volta completamente fuso

Sappiamo che la Terra è costituita da conchiglie: una sottile crosta di roccia leggera e solida circonda uno spesso mantello di roccia pesante e viscosa, che a sua volta avvolge un nucleo costituito principalmente da ferro e nichel. Si presume che i pianeti terrestri, incluso Marte, abbiano una struttura simile. “Ora i dati sismici hanno confermato che il Pianeta Rosso era presumibilmente completamente fuso prima di dividersi nella crosta, nel mantello e nel nucleo che vediamo oggi, ma che questi sono diversi da quelli della Terra”, afferma Amir Khan, scienziato dell’Istituto di geofisica dell’ETH di Zurigo e all’Istituto di Fisica dell’Università di Zurigo. Insieme al suo collega dell’ETH Simon Stähler, ha analizzato i dati della missione InSight della NASA, a cui l’ETH di Zurigo sta partecipando sotto la guida del professor Domenico Giardini.

Nessuna tettonica a zolle sul Pianeta Rosso

I ricercatori hanno scoperto che la crosta marziana sotto il sito di atterraggio della sonda vicino all’equatore marziano ha uno spessore compreso tra 15 e 47 chilometri. Una crosta così sottile deve contenere una proporzione relativamente alta di elementi radioattivi, il che mette in discussione i modelli precedenti della composizione chimica dell’intera crosta.

Sotto la crosta arriva il mantello con la litosfera di roccia più solida che raggiunge i 400-600 chilometri in profondità, due volte più profonda della Terra. Questo potrebbe essere dovuto al fatto che ora c’è solo una placca continentale sul Pianeta Rosso, in contrasto con la Terra con le sue sette grandi placche mobili. “La spessa litosfera si adatta bene al modello di Marte come ‘pianeta a una lastra’”, conclude Khan.

Le misurazioni mostrano anche che il mantello marziano è mineralogicamente simile al mantello superiore della Terra. “In questo senso, il mantello marziano è una versione più semplice del mantello terrestre”. Ma la sismologia rivela anche differenze nella composizione chimica. Il mantello marziano, ad esempio, contiene più ferro di quello terrestre. Tuttavia, le teorie sulla complessità della stratificazione del mantello marziano dipendono anche dalle dimensioni del nucleo sottostante, e anche qui i ricercatori sono giunti a nuove conclusioni.

Il nucleo del Pianeta Rosso è liquido e più grande del previsto

Il nucleo marziano ha un raggio di circa 1.840 chilometri, il che lo rende ben 200 chilometri più grande di quanto ipotizzato 15 anni fa, quando fu pianificata la missione InSight. I ricercatori sono stati ora in grado di ricalcolare le dimensioni del nucleo usando le onde sismiche. “Dopo aver determinato il raggio del nucleo, ora possiamo calcolarne la densità”, afferma Stähler.

“Se il raggio del nucleo è ampio, la densità del nucleo deve essere relativamente bassa”, spiega: “Ciò significa che il nucleo deve contenere una grande proporzione di elementi più leggeri oltre a ferro e nichel”. Questi includono zolfo, ossigeno, carbonio e idrogeno e costituiscono una proporzione inaspettatamente grande. I ricercatori concludono che la composizione dell’intero pianeta non è ancora completamente compresa. Tuttavia, le attuali indagini confermano che il nucleo è liquido, come sospettato, anche se il Pianeta Rosso non ha più un campo magnetico.

Raggiungere l’obiettivo con diverse forme d’onda

I ricercatori hanno ottenuto i nuovi risultati analizzando varie onde sismiche generate da terremoti. “Potevamo già vedere diverse onde nei dati InSight, quindi sapevamo quanto fossero lontani dal lander questi epicentri del terremoto su Marte“, afferma Giardini. Per poter dire qualcosa sulla struttura interna di un pianeta sono necessarie onde sismiche che si riflettono sulla superficie o al di sotto o al centro. Ora, per la prima volta, i ricercatori sono riusciti a osservare e analizzare tali onde sul Pianeta Rosso

“La missione InSight è stata un’opportunità unica per acquisire questi dati”, afferma Giardini. Il flusso di dati terminerà tra un anno, quando le celle solari del lander non saranno più in grado di produrre energia sufficiente. “Ma siamo lontani dall’analizzare tutti i dati: Il Pianeta Rosso ci presenta ancora molti misteri, in particolare se si è formato nello stesso momento e dallo stesso materiale della nostra Terra”. È particolarmente importante capire come le dinamiche interne di Marte lo abbiano portato a perdere il suo campo magnetico attivo e tutta l’acqua superficiale. “Questo ci darà un’idea di se e come questi processi potrebbero verificarsi sul nostro pianeta”, spiega Giardini. “Questo è il motivo per cui siamo su Marte, per studiarne l’anatomia”.

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