¿Hay terremotos de origen volcánico en Marte?

Planeta B

Uno de los grandes retos de la geología moderna sigue siendo el de poder conocer con detalle la estructura interna de los planetas: como son estas capas –si son monolíticas o si están muy fracturadas-, en qué estado están -sólidas o líquidas-, y cuál es su composición. Y no es un dato baladí, ya que nos abriría una puerta a una mejor comprensión de el origen y evolución de estos y, quizás, a responder por qué los planetas no gaseosos somos en apariencia tan diferentes entre sí.

Desgraciadamente no podemos abrir una ventana y mirar al interior de los planetas y la única manera que tenemos de poder saber que hay dentro es mediante métodos indirectos, pero fuera de la Tierra no es una tarea fácil. De hecho, una de las mejores ventanas, y disculpen la paradoja, que teníamos para mirar al interior de planetas y asteroides eran los meteoritos.

terremotos Marte
Los cráteres nos dejan ver algo del interior de los planetas, pero no mucho. NASA/JPL/ASU.

Una de las consecuencias más evidentes de las colisiones de los distintos cuerpos que se mueven en nuestro Sistema Solar es la formación de los cráteres de impacto, que a veces nos permiten tener a la vista unos pocos cientos de metros e incluso algunos kilómetros hacia el interior de la corteza.

Al mismo tiempo que se producen estos choques puede ocurrir que, debido a la violencia del impacto, algunos trozos de esos planetas salgan despedidos con tal velocidad que escapen a su propio planeta y no vuelvan a caer sobre este, sino que queden vagando por el espacio en órbita alrededor del Sol.

Eventualmente, puede ocurrir que estos fragmentos expulsados de un planeta acaben encontrándose a lo largo de su camino con otros planetas, como la Tierra, cayendo como meteoritos que podemos recuperar y que a veces nos ayudan a inferir propiedades de la corteza y manto del planeta del que provienen.

Esto resulta insuficiente. Tenemos que acercarnos más si queremos obtener más detalles sobre el interior de los planetas. Desde la segunda mitad del siglo XX hemos tenido la oportunidad de poder enviar sondas a distintos cuerpos de nuestro Sistema Solar, y estas nos han permitido conocer mejor los interiores planetarios gracias al estudio de su campo gravitatorio y magnético, que nos da algunas pistas sobre la distribución de la masa en el interior de estos y sobre el estado de los materiales en el interior.

Escuchando los terremotos de Marte

Pero si queremos saber más, tenemos que llegar hasta la superficie de los planetas e instalar instrumentos lo suficientemente sensibles que nos permitan escuchar de una manera inequívoca el latido de los planetas: los terremotos.

Para detectar y estudiar estos hacemos uso de unos sensores que llamamos sismómetros, que miden la amplitud del desplazamiento del suelo, no solo debido a los terremotos, sino al viento, el oleaje, las explosiones o incluso el tráfico, entre muchas otras causas naturales y artificiales.

Estudiando como se propagan las ondas a través del planeta, como cambian de velocidad y de amplitud e incluso como sufren fenómenos de refracción y reflexión de estas ondas al atravesar las distintas capas podemos hacernos una imagen mucho más detallada del interior de los planetas y construir un modelo mucho más preciso, tanto a nivel físico como químico.

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Una reconstrucción de la misión InSight totalmente desplegada en la superficie de Marte. El sismómetro es ese aparato con forma de cúpula en primer plano. NASA/JPL.

Hasta el momento, tres son los sismómetros que ha viajado a Marte: Dos en los años setenta a bordo de los módulos de aterrizaje de las misiones Viking 1 y 2, y que desgraciadamente no sirvieron de mucho y otro a bordo de la misión InSight, que aterrizó en Marte en noviembre de 2018 y que todavía está en funcionamiento y recabando datos. Para que nos hagamos una idea del salto cualitativo y cuantitativo, mientras las Viking detectaron inequívocamente un único evento de origen sísmico, la InSight ha detectado ya a lo largo de su misión unos 500 terremotos y más de 800 eventos de corta duración que probablemente estén asociados a la rotura de la roca por los cambios de temperatura.

¿Y si en Marte hubiesen terremotos de origen volcánico?

En Marte, obviamente, solo esperamos terremotos de origen natural –salvo cuando aterriza o choca alguna misión contra su superficie- pero principalmente generados por la tensión acumulada en las rocas y que al no poder seguir acomodando como deformación, acaba rompiéndolas y liberando toda esa energía en forma de ondas sísmicas.

Imagen de la señal de terremotos en distintos lugares del Sistema Solar. Los dos primeros en ocurrieron en la Tierra, el tercero a Marte y el cuarto a la Luna. ETZ Zürich.

Pero, ¿y si en Marte hubiesen terremotos también de origen volcánico? Lo cierto es que cuando miramos al planeta rojo, vemos un planeta frío, yermo, cuyo principal agente geológico en superficie es el viento. Al menos, desde que tenemos capacidad para estudiar Marte de una manera más o menos continua no hemos observado nada que se parezca a una erupción volcánica.

Marte tiene algunos de los volcanes más grandes de nuestro Sistema Solar, especialmente aquellos que están situados en la región de Tharsis, donde entre otros se encuentra Olympus Mons, que supera los 20 kilómetros de altura, pero que en la actualidad no tienen actividad, muy probablemente debido al enfriamiento del interior del planeta, a diferencia de lo que ocurre en nuestro la Tierra, cuya dinámica interna queda patente a través de un importante nivel de vulcanismo en superficie.

Pero hay una zona en Marte denominada Cerberus Fossae, relativamente próxima a la zona de aterrizaje de la misión InSight, y que parece tener un nivel de actividad importante. Este lugar es un sistema de fracturas que supera los 1200 kilómetros de longitud y que en algunos puntos está rodeado de unos halos oscuros, como si algo hubiese salido de esas fracturas y hubiese “manchado” el terreno circundante.

Una pequeña porción de Cerberus Fossae en falso color para mostrar las diferencias composicionales entre el exterior y el interior. NASA/JPL/ASU.

Precisamente Cerberus Fossae es un sistema de fisuras extensional, donde la corteza se está separando, parecido a lo que ocurre en el valle del Rift, en África, por poner un ejemplo cercano a nosotros, y donde hay un vulcanismo muy activo.

Los estudios más recientes sugieren que en esa zona podría haber habido fenómenos de vulcanismo activo en los últimos millones de años, quizás hace menos de diez según algunos autores, e incluso alrededor de los 50.000 años por otros autores, reciente en términos geológicos y muy reciente si tenemos en cuenta el grado de actividad geológica que apreciamos en Marte hoy día.

Bueno, ¿y qué tiene que ver esto con los terremotos? Los fenómenos volcánicos son uno de los mayores generadores de terremotos naturales en nuestro planeta: los movimientos del magma y otros fluidos moviéndose y emplazándose por la corteza pueden fracturar las rocas debido al aumento de presión, y también pueden aparecer vibraciones continuas fruto de un movimiento más asísmico, de estos fluidos por conductos más desarrollados (algo así como si tocamos una tubería de agua mientras esta circula por dentro).

La misión InSight lleva más de tres años vigilando los terremotos marcianos y algunos de estos parecen provenir de Cerberus Fossae, pero la causa de los terremotos que han sido detectados no está muy clara: o son por el propio enfriamiento del planeta, que al “encoger” somete a mucho esfuerzo a las rocas y acaban partiéndose, o se deben a otras fuerzas que están generando esas fracturas que se abren formando Cerberus Fossae, o a la migración de distintos fluidos por el interior de Marte o al movimiento de magma.

El último estudio publicado sobre este tema, Sun, W., & Tkalčić, H. (2022) Repetitive marsquakes in Martian upper mantle, ha estudiado todo el registro sísmico de la misión InSight descubriendo un mayor número de terremotos del detectado inicialmente gracias al uso de técnicas más avanzadas para encontrar las señales de menor amplitud que podían haber pasado desapercibidas.

Es importante saber que en la superficie de Marte sopla el viento y a pesar de que el sismómetro está relativamente aislado, este viento genera una señal continua en forma de vibración que puede enmascarar los eventos más pequeños, por lo que a veces cuesta detectarlos. Algo así como cuando vamos al cine y tenemos a alguien comiendo palomitas a nuestro lado: nos cuesta escuchar los diálogos de la película. Pues bien, el viento es una fuente de ruido para la señal sísmica igual que lo es el masticar de las palomitas para nosotros en el cine.

Estos nuevos terremotos parecen no seguir un patrón, sino que ocurren de una manera más o menos continua e incluso algunos podrían estar asociados con terremotos de mayor magnitud previamente detectados.

Los autores del estudio interpretan que estos nuevos terremotos se parecen a los que ocurren en nuestro planeta por el movimiento del magma, generando enjambres de terremotos relacionados con la migración lateral y vertical del magma.

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Este modelo del interior de Marte ha sido desarrollado a partir de las ondas sísmicas recogidas por la misión InSight. La trayectoria y los cambios de velocidad de las ondas nos ayudan a reconstruir como son las distintas capas de su interior. Khan et al. (2021).

En este caso, parece que los terremotos ocurrirían en el manto de Marte, demostrando que en su interior podría quedar más calor del que pensábamos. Eso sí, es muy probable que debido al grosor de la corteza de Marte –que se encuentra entre los 24 y 70 kilómetros-, el magma tendría muchas dificultades para aflorar en superficie y provocar una erupción volcánica, explicando la baja actividad volcánica que vemos en la actualidad.

Sin duda, una teoría apasionante que pone de manifiesto cuanto nos queda por saber y aprender de Marte… y quien sabe si nos abre a la posibilidad de que algún día veamos una erupción volcánica en Marte.

Referencias

Sun, W., & Tkalčić, H. (2022). Repetitive marsquakes in Martian upper mantle. Nature Communications, 13(1), 1695. doi:10.1038/s41467-022-29329-x

Horvath, D. G., Moitra, P., Hamilton, C. W., Craddock, R. A., & Andrews-Hanna, J. C. (2021). Evidence for geologically recent explosive volcanism in Elysium Planitia, Mars. Icarus, 365, 114499. doi: 10.1016/j.icarus.2021.114499

Khan, A., Ceylan, S., van Driel, M., Giardini, D., Lognonné, P., Samuel, H., Schmerr, N. C., Stähler, S. C., Duran, A. C., Huang, Q., Kim, D., Broquet, A., Charalambous, C., Clinton, J. F., Davis, P. M., Drilleau, M., Karakostas, F., Lekic, V., McLennan, S. M., … Banerdt, W. B. (2021). Upper mantle structure of Mars from InSight seismic data. Science, 373(6553), 434-438. doi: 10.1126/science.abf2966

Sobre el autor: Nahúm Méndez Chazarra es geólogo planetario y divulgador científico.

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