Attività sismica su Marte

Il 26 novembre 2018 il lander Insight della NASA è atterrato con successo su Marte nella regione di Elysium Planitia. Settanta giorni marziani dopo, il sismometro della missione "SEIS" ha iniziato a registrare le vibrazioni sul pianeta. Un team di ricercatori e ingegneri dell'ETH di Zurigo, guidato dal professore Domenico Giardini, ha sviluppato l'elettronica di controllo del SEIS ed è responsabile del Mars Seismometer Service. Quest'ultimo, in collaborazione con il Servizio Sismologico Svizzero dell'ETH di Zurigo, è responsabile dell'interpretazione quotidiana dei dati inviati da Marte.

La rivista "Nature Geoscience" ha pubblicato una serie di articoli che riportano i risultati della missione su Marte fino alla fine di settembre 2019. Durante questo periodo, Insight ha registrato 174 eventi. Nel frattempo le misurazioni sono continuate e in totale sono stati osservati Chi siamo 450 Marsquakes, non tutti ancora analizzati in dettaglio. Ciò corrisponde a una media di circa un evento al giorno.

I dati consentono ai ricercatori di determinare come le onde sismiche si propagano attraverso il pianeta. Simili ai raggi X, penetrano all'interno del pianeta e ne visualizzano la composizione. Prima dell'atterraggio di Insight, i ricercatori avevano sviluppato un'ampia gamma di modelli esplicativi per mostrare come la struttura interna del pianeta possa essersi evoluta. Dopo pochi mesi, i Marsquakes registrati permettono ora di comprendere meglio la struttura del pianeta e di dissipare le incertezze esistenti.

Interpretare i dati sismici di Marte non è facile

I terremoti marziani sono simili ai terremoti, ma in genere hanno una magnitudo minore. I 174 terremoti marziani descritti negli articoli possono essere suddivisi in due categorie. La prima comprende 24 scosse a bassa frequenza con magnitudo tra 3 e 4, le cui onde si propagano attraverso il mantello marziano. La seconda categoria comprende 150 eventi con magnitudo relativamente minore, profondità focale inferiore e onde a frequenza più elevata che rimangono intrappolate nella crosta marziana.

"I terremoti marziani hanno caratteristiche simili a quelli osservati sulla Luna durante l'era Apollo. Durano a lungo (da 10 a 20 minuti) perché le loro onde sono fortemente disperse a causa delle peculiarità della crosta marziana", spiega l'ETH Giardini. Di norma, secondo Giardini, è difficile interpretare i dati delle orbite marziane. Nella maggior parte dei casi, è possibile determinare solo la distanza, ma non la direzione da cui provengono le onde.

Atterrato su un sottile strato sabbioso

Insight inaugura una nuova era della sismologia. Le prestazioni del SEIS hanno finora superato le aspettative. Soprattutto se si considerano le dure condizioni di Marte, caratterizzate da temperature comprese tra meno 80 e 0 gradi Celsius e da forti venti ogni giorno. Soprattutto durante il giorno, questi venti scuotono il lander Insight e i suoi strumenti, causando molto rumore. Al tramonto, tuttavia, i venti si placano e permettono di registrare i dati sismici più silenziosi dell'intero sistema solare. I terremoti rilevati da SEIS si sono quindi verificati principalmente nelle ore tranquille della notte. Le difficili condizioni rendono anche difficile distinguere gli eventi sismici da altri segnali provenienti dai movimenti del lander, da altri strumenti o dall'atmosfera.

SEIS registra anche i colpi della sonda di flusso di calore HP3 (un altro esperimento di Insight) e gli eddy wind (diavoli di polvere) di passaggio. Ciò consente di mappare le proprietà fisiche degli strati di suolo direttamente sotto SEIS. Si sa quindi che SEIS è atterrato su un sottile strato sabbioso a pochi metri di profondità, che si trova al centro di un vecchio cratere da impatto grande 20 metri. A profondità maggiori, la crosta marziana ha proprietà paragonabili alle rocce cristalline del basamento terrestre. Tuttavia, sembra essere più fessurata. Il modo in cui si propagano le onde sismiche suggerisce inoltre che il mantello superiore le smorza più fortemente di quello inferiore.

Anche a causa delle sollecitazioni tettoniche

Finora non sono stati registrati marsquakes nelle vicinanze della stazione, il che indica che Insight è atterrato in una regione di Marte piuttosto tranquilla dal punto di vista sismico. I tre eventi più importanti si sono verificati nella regione di Cerberus Fossae, a circa 1500 chilometri di distanza. Si tratta di un sistema di fratture tettoniche causate dal peso di Elysium Mons, il più grande vulcano della regione Elysium Planitia. Si sospetta quindi fortemente che l'attività sismica su Marte non sia solo una conseguenza del raffreddamento e quindi del rimpicciolimento del pianeta, ma sia anche causata da sollecitazioni tettoniche. L'energia sismica totale rilasciata su Marte si colloca tra quella della Terra e quella della Luna.

In combinazione con altre misurazioni, i dati ottenuti con il SEIS sono molto utili per comprendere meglio i processi meteorologici su Marte. Il sismometro non registra solo i venti, ma reagisce anche alla pressione atmosferica, il che permette di determinare i fenomeni meteorologici caratteristici di Marte. Tra questi vi sono i venti di correnti ascensionali che passano accanto al lander nel pomeriggio.

Questo articolo è apparso per la prima volta sul sito web del Servizio sismologico svizzero.