Así se escucha un meteorito al caer en Marte

El sismómetro del módulo InSight, que aterrizó en Marte en 2018, ha detectado las vibraciones de cuatro choques de meteoroides contra la superficie marciana en 2020 y 2021. Después la nave Mars Reconnaissance Orbiter, también de la NASA, ha rastreado y logrado ubicar los cráteres asociados.

Son las primeras detecciones de ondas sísmicas y acústicas por impactos en otro planeta que se relacionan con sus cráteres asociados

Los resultados del estudio se publican esta semana la revista Nature Geoscience y representan las primeras detecciones de ondas sísmicas y acústicas procedentes de impactos en otro planeta que se consiguen vincular a sus cráteres de origen. La distancia a la que Insight registró las colisiones osciló entre 85 y 290 kilómetros, en una región de Marte llamada Elysium Planitia, y el diámetro de los cráteres, entre 4 y 12 metros.

El primero de los cuatro meteoroides confirmados –término utilizado para designar a las rocas espaciales antes de que toquen el suelo, luego ya son meteoritos– hizo la entrada más espectacular: entró en la atmósfera marciana el 5 de septiembre de 2021, explotando en al menos tres fragmentos que dejaron un cráter cada uno.

Luego, el Mars Reconnaissance Orbiter confirmó el lugar de impacto desde el espacio. Primero utilizó su cámara contextual en blanco y negro para descubrir tres manchas oscuras en la superficie, y después la cámara del Experimento Científico de Imágenes de Alta Resolución (HiRISE) obtuvo un primer plano en color de los cráteres.

Estos cráteres se formaron por el impacto de un meteorito en Marte el 5 de septiembre de 2021, cuyas ondas detectó el módulo InSight. La imagen la captó el Mars Reconnaissance Orbiter y se ha mejorado su color para resaltar el polvo y el suelo perturbado por el impacto (en azul). / NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

Esta información animó a revisar los datos anteriores recogidos por los instrumentos, y así los científicos verificaron que se habían producido otros tres impactos de meteoritos (cayeron a la superficie y crearon cráteres) el 27 de mayo de 2020, el 18 de febrero de 2021 y el 31 de agosto de 2021.

La entrada en la atmósfera y la colisión en la superficie de un meteoroide a gran velocidad genera ondas de choque. Cuanto mayor es la explosión, más inclinan las ondas sonoras el suelo, una información que registra InSight y permite analizar su dirección. Los autores utilizaron estos datos y los tiempos de llegada para calcular las localizaciones de los cuatro eventos y solicitar la confirmación del Mars Reconnaissance Orbiter.

“Estas ondas son creadas principalmente por el impacto del meteoroide en el suelo, que genera tanto vibraciones en el suelo, y por tanto ondas sísmicas, como una explosión en la atmósfera, y por tanto ondas acústicas”, explica a SINC el autor principal, Raphael García, del Instituto Superior de Aeronáutica y del Espacio en Toulouse (Francia) y que esta semana participa en el Europlanet Science Congress (EPSC 2022), que se celebra en Granada.

“Sentimos las ondas sísmicas con el sismómetro, que vigila las vibraciones del suelo (llegan primero a InSight), pero también puede medir las deformaciones del terreno inducidas por las variaciones de presión de las ondas acústicas al pasar por encima de él –añade–. Usamos el suelo como la membrana de un micrófono que se mueve bajo las variaciones de presión acústica”.

Según Garcia, este estudio es importante “porque proporciona fuentes sísmicas con ubicación exacta conocida, que se utilizará para obtener mejores imágenes de la corteza de Marte (primeros 50 km del planeta por debajo de la superficie); y también ofrecerá relaciones de escala, entre un tamaño de cráter dado y la cantidad de ondas sísmicas y acústicas creadas por los impactos, que se podrán emplear también en otros planetas”.

La ciencia detrás de los impactos

Los investigadores se preguntan por qué no han detectado más impactos de meteoritos en Marte. El planeta rojo se encuentra junto al cinturón principal de asteroides del sistema solar, que proporciona un amplio suministro de rocas espaciales para marcar la superficie del planeta. Como la atmósfera de Marte es sólo un 1 % más gruesa que la de la Tierra, hay más meteoroides que la atraviesan sin desintegrarse.

Los datos sísmicos ofrecen varias pistas que ayudarán a los investigadores a comprender mejor el planeta rojo. La mayoría de los terremotos de Marte se deben a que las rocas del subsuelo se resquebrajan por el calor y la presión. El estudio de cómo cambian las ondas sísmicas resultantes a medida que se desplazan a través de los distintos materiales proporciona a los científicos una forma de estudiar la corteza, el manto e incluso el núcleo del planeta.

Los cuatro impactos de meteoroides confirmados hasta ahora produjeron pequeños terremotos de una magnitud no superior a 2,0. Esos temblores más pequeños proporcionan solo un vistazo a la corteza marciana, mientras que las señales sísmicas de los temblores más grandes, como el evento de magnitud 5 que se produjo en mayo de 2022, también pueden revelar detalles sobre el manto y el núcleo.

Estas colisiones serán fundamentales para afinar la cronología de Marte. “Los impactos son los relojes del sistema solar”, comenta García, “necesitamos conocer la tasa de impacto actual para estimar la edad de las distintas superficies”.

Los investigadores pueden aproximar la edad de la superficie de un planeta contando sus cráteres de impacto: Cuantos más vean, más antigua será la superficie. Calibrando sus modelos estadísticos en función de la frecuencia de los impactos actuales, se puede estimar cuántos choques más se produjeron en épocas anteriores de la historia del sistema solar.

El sismómetro de InSight ya ha detectado más de 1.300 sismos marcianos. Proporcionado por el Centre National d'Études Spatiales (CNES, la agencia espacial francesa), este instrumento es tan sensible que puede registrar ondas sísmicas a miles de kilómetros de distancia. Se sospecha que puede haber colisiones ocultas entre los datos que ha recogido debido al ruido del viento o a cambios estacionales de la atmósfera.

El módulo de aterrizaje aún tiene tiempo para estudiar Marte. La acumulación de polvo en los paneles solares del módulo de aterrizaje está reduciendo su potencia y eventualmente hará que la nave se apague. Es difícil predecir con exactitud el momento, pero basándose en las últimas lecturas de energía, los ingenieros creen que podría apagarse entre octubre de este año y enero de 2023.

Referencia:

Raphael Garcia et al. “Newly formed craters on Mars located using seismic and acoustic wave data from InSight”. Nature Geoscience, 2022.

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