núcleo de marte
Para la geología es fundamental el conocer como son y en qué estado se encuentran las distintas capas que conforman el interior de los distintos cuerpos del Sistema Solar, ya que eso puede aportarnos pistas sobre su formación, composición y grado de actividad. Aunque a grandes rasgos y gracias a las medidas indirectas desde la órbita y a cada vez mejores modelos numéricos empezamos a conocer como son los planetas -y otros cuerpos- por dentro, necesitamos misiones que nos permitan ver detalles más finos. Gracias a misiones como la InSight, que llegó a Marte en noviembre de 2018 y concluyó su misión en diciembre de 2022, estamos empezando a conocer mucho mejor el interior del planeta rojo. Probablemente durante años veamos aparecer nuevos artículos con interpretaciones de los datos y modelos sobre el interior que nos ayuden a comprender por qué este planeta evolucionó de una manera tan diferente a la Tierra.
Dos de sus instrumentos, SEIS -un sismómetro e instrumento principal de la misión- y RISE -un experimento que aprovecha el sistema de comunicaciones de la sonda para conocer mejor la rotación y el “bamboleo” del planeta- han demostrado con creces ser muy sensibles y útiles para ayudarnos a conseguir una “radiografía” del planeta y estudiar distintos procesos geológicos que van desde los terremotos y la posible actividad volcánica hasta la redistribución de masas entre la superficie del planeta y la atmósfera debido a la transferencia del dióxido de carbono que ocurre a causa de las estaciones.
Lo importante de tener dos instrumentos como estos de manera simultánea sobre el planeta es que, aunque usen metodologías muy diferentes, nos permiten comprobar si efectivamente los modelos de su interior generados a partir de ambos instrumentos se parecen y son comparables… algo que efectivamente ha sido así y que vamos a intentar explicar que se ha visto exactamente y que implicaciones tiene.
Empecemos por los datos de SEIS. Como decíamos anteriormente, SEIS es un sismómetro muy sensible, capaz de detectar las ondas sísmicas provocadas por los terremotos o el impacto de los meteoritos, entre otros eventos. Las ondas sísmicas, cuando viajan por el interior del planeta desde el punto donde ha ocurrido el terremoto -y que llamamos hipocentro- ven su velocidad y trayectoria alterada por el cambio de propiedades y composición de los materiales que van atravesando, ya que el interior de los planetas no suele ser homogéneo.
Para poder detectar mediante este instrumento la capa más interna de Marte, en este caso el núcleo del planeta, SEIS necesitaba detectar terremotos que hubiesen ocurrido lo suficientemente lejos como para que las ondas sísmicas que le llegasen hubiesen tenido que atravesar el núcleo o haber rebotado en la interfaz entre el manto y el núcleo.
Esto, a priori, y dado el grado de actividad geológica de Marte, podría resultar complicado en el tiempo que durara la misión, ya que tendrían que ocurrir terremotos de suficiente magnitud a una distancia importante y que fuesen detectados por la InSight -no podemos dejar de lado que una de las grandes zonas potenciales donde podría haber terremotos en Marte se encuentra, con respecto a la InSight, en lo que denominamos como zona de sombra sísmica-, pero todo cambió entre los soles 976 y 1000 -hablamos de eventos sísmicos ocurridos en 2021-, cuando un terremoto y el impacto de un cuerpo contra la superficie del planeta permitieron al sismómetro detectar las ondas atravesando el núcleo del planeta rojo.
Para que nos hagamos una idea de la distancia, el epicentro del terremoto estaría localizado a una distancia entre los 7424 y los 8468 kilómetros, mientras que el impacto ocurrió a una distancia de unos 7300 kilómetros. La diferencia en la precisión en la localización entre el terremoto y el impacto se debe a un factor: mientras que el lugar del impacto ha sido observado directamente por la Mars Reconaissance Orbiter, y por lo tanto, establecer unas coordenadas muy precisas, calcular el epicentro de un terremoto requiere de que tengamos un modelo a priori del interior del planeta que nos permita establecer el comportamiento de las ondas sísmicas, lo que en el caso de Marte tiene mucha incertidumbre.
En 2021, Stähler et al. ya publicaron las primeras estimaciones del tamaño del núcleo de Marte basándose en las ondas reflejadas en la interfaz manto-núcleo, y obteniendo un valor de unos 1830±40 kilómetros, pero estos datos, aunque importantes no son suficientes… y es que, ¿de qué está compuesto y en que estado está el núcleo de Marte? Si bien es cierto que en este artículo ya se tratan algunas de las cuestiones fundamentales, era preciso el poder observar las ondas atravesando el núcleo para poder confirmar algunas de las sospechas que tenían los científicos, como los que aportan el artículo de Irving et al. (2023).
El primer detalle que salta a la vista es que el núcleo de Marte contiene, además del hierro, alrededor de un 20% de elementos ligeros como el azufre, el oxígeno el hidrógeno y el carbono, una diferencia importante si lo comparamos con la Tierra, donde el núcleo externo, por ejemplo, tiene aproximadamente un 10% de elementos ligeros.
El segundo es que no se ha observado, de momento, un núcleo interno sólido como tiene nuestro planeta y que, si existe, debería de tener un radio menor de los 750 kilómetros, y probablemente, para cerrar esta cuestión de una manera definitiva, se necesiten de nuevas misiones en superficie.
Como decíamos al principio, hay otro instrumento, en este caso RISE, capaz de aportarnos pistas de una manera más indirecta del interior del planeta. Y es que este instrumento es capaz de medir el efecto Doppler resultante de minúsculas variaciones que ocurren tanto en la rotación de Marte como en la orientación de su eje, y para lo que tenemos que imaginarnos al planeta Marte como una peonza girando.
Pues bien, de este experimento se ha deducido un radio para el núcleo de Marte de unos 1835±55 kilómetros, un valor dentro del rango de los anteriores estudios y que muestra que los cálculos entre diferentes estudios son coherentes entre sí, pero con una diferencia: en este modelo, por ejemplo, no habría cabida para un núcleo sólido, sino que todo se encontraría en estado líquido. Este último dato podría apuntar a que la inexistencia de un núcleo sólido fuese una de las causas del fin del campo magnético global de Marte.
Este modelo también está de acuerdo con el porcentaje aproximado de un 20% de elementos ligeros en el núcleo que también aparece en Irving et al. (2023), donde el más abundante de los ligeros sería el azufre -con un 15±2% en peso-, seguido del oxígeno -con un 2.5±0.5%-, el carbono -con un 1.5±0.5%- y por último el hidrógeno con alrededor del 1%.
Por último, gracias a los datos de RISE se ha descubierto una ligera tendencia al acortamiento de los días de la que se desconoce su origen, pero que podría ser debida o bien a la dinámica climática y a la transferencia de materia entre los casquetes polares y la atmósfera -y viceversa- o a factores internos.
Sin duda, misiones como la InSight, y que a simple vista nos pueden parecer menos atractivas que otras mucho más complejas y espectaculares como las que llevan a cabo los rovers sobre Marte, ponen de manifiesto que podemos aprender todavía mucho más sobre el interior de Marte igual que a principios del siglo XX empezamos a hacer en nuestro propio planeta gracias al avance de la sismología.
Referencias:
Irving, Jessica C. E., Vedran Lekić, Cecilia Durán, Mélanie Drilleau, Doyeon Kim, Attilio Rivoldini, Amir Khan, et al. «First Observations of Core-Transiting Seismic Phases on Mars». Proceedings of the National Academy of Sciences 120, n.º 18 (2 de mayo de 2023): e2217090120. doi: 10.1073/pnas.2217090120.
Le Maistre, Sébastien, Attilio Rivoldini, Alfonso Caldiero, Marie Yseboodt, Rose-Marie Baland, Mikael Beuthe, Tim Van Hoolst, et al. «Spin State and Deep Interior Structure of Mars from InSight Radio Tracking». Nature, 14 de junio de 2023. doi: 10.1038/s41586-023-06150-0.
Stähler, Simon C., Amir Khan, W. Bruce Banerdt, Philippe Lognonné, Domenico Giardini, Savas Ceylan, Mélanie Drilleau, et al. «Seismic Detection of the Martian Core». Science 373, n.º 6553 (23 de julio de 2021): 443-48. doi: 10.1126/science.abi7730.
Sobre el autor: Nahúm Méndez Chazarra es geólogo planetario y divulgador científico.
