L'anatomia di un pianeta

Dall'inizio del 2019 i ricercatori registrano e analizzano le scosse di Marte nell'ambito della missione InSight. Ciò è stato possibile grazie a un sismometro la cui elettronica di acquisizione e controllo dei dati è stata sviluppata presso l'ETH di Zurigo. Con l'aiuto di questi dati, i ricercatori hanno ora misurato la crosta, il mantello e il nucleo del pianeta rosso - dati che contribuiranno a rivelare la formazione e lo sviluppo del pianeta e quindi dell'intero sistema solare.

Marte un tempo completamente fuso

Sappiamo che la Terra è composta da gusci: una sottile crosta di roccia leggera e solida è seguita da uno spesso mantello di roccia pesante e viscosa e, al di sotto, dal nucleo terrestre, costituito in gran parte da ferro e nichel. esiste. Si è ipotizzata una struttura simile per i pianeti terrestri e quindi anche per Marte. "I dati sismici ora confermano che Marte un tempo era probabilmente completamente fuso ed è ora diviso in una crosta, un mantello e un nucleo, ma questi sono diversi dalla Terra", dice Amir Khan, scienziato dell'Istituto di geofisica dell'ETH di Zurigo e dell'Istituto di fisica dell'Università di Zurigo. Insieme al suo collega dell'ETH Simon St?hler, ha analizzato i dati della missione InSight della NASA, alla quale l'ETH di Zurigo partecipa sotto la guida del professore Domenico Giardini.

Nessuna tettonica a placche su Marte

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 percentuale relativamente alta di elementi radioattivi, il che mette in discussione i modelli precedenti sulla composizione chimica dell'intera crosta.

Sotto la crosta si trova il mantello con la litosfera di roccia solida, che si estende fino a una profondità di 400-600 chilometri, il doppio rispetto alla Terra. Questo potrebbe essere dovuto al fatto che oggi su Marte c'è una sola placca continentale, a differenza della Terra con le sue sette grandi placche in movimento. "La litosfera spessa si adatta bene al modello di Marte come 'pianeta a una sola placca'", riassume Khan.

Le misurazioni mostrano anche che il mantello marziano è mineralogicamente simile al mantello superiore della Terra. "Visto in questo modo, il mantello marziano è una versione più semplice del mantello terrestre", afferma Khan. Tuttavia, la sismologia rivela anche differenze nella composizione chimica. Ad esempio, il mantello marziano contiene molto più ferro rispetto al mantello terrestre. La complessità della stratificazione del mantello marziano dipende anche dalle dimensioni del nucleo sottostante, e anche in questo caso i ricercatori hanno acquisito nuove conoscenze.

Il nucleo è liquido e più grande del previsto

Il raggio del nucleo è di circa 1840 chilometri, ben 200 chilometri in più rispetto a quanto ipotizzato 15 anni fa, quando fu pianificata la missione InSight, a causa della bassa densità del pianeta. Le dimensioni del nucleo sono state ora ricalcolate utilizzando le onde sismiche. "Possiamo calcolare la densità del nucleo dal raggio che è stato determinato", spiega Simon St?hler.

"Se il raggio del nucleo è grande, la densità del nucleo deve essere relativamente bassa", conclude. "Oltre al ferro e al nichel, il nucleo deve quindi contenere anche una grande proporzione di elementi più leggeri": zolfo, ma anche ossigeno, carbonio e idrogeno, anche se la loro proporzione dovrebbe essere inaspettatamente alta. I ricercatori concludono che la composizione dell'intero pianeta non è ancora del tutto nota. Tuttavia, le indagini attuali confermano che il nucleo è - come si sospettava - liquido, anche se Marte non ha più un campo magnetico.

Raggiungere l'obiettivo con forme d'onda diverse

I ricercatori hanno ottenuto i nuovi risultati analizzando diverse onde sismiche generate durante i terremoti. "Eravamo già in grado di vedere le diverse onde nei dati di InSight e quindi sapevamo a che distanza dalla sonda si trovavano questi centri sismici su Marte", spiega Giardini. Per poter dire qualcosa sulla struttura interna dei pianeti, abbiamo bisogno anche di onde sismiche che si riflettono sulla superficie o al di sotto di essa o nel nucleo. I ricercatori sono riusciti per la prima volta a misurare e analizzare tali onde di terremoto su Marte.

"La missione InSight è stata un'opportunità unica per raccogliere questi dati", spiega Giardini. Il flusso di dati terminerà tra un anno, quando le celle solari del lander non produrranno più energia sufficiente. "Ma non abbiamo ancora finito di analizzare tutti i dati: Marte ci presenta ancora molti misteri, in particolare la questione se si sia formato nello stesso periodo e con lo stesso materiale della nostra Terra". è particolarmente importante capire come le dinamiche interne di Marte abbiano portato alla perdita del campo magnetico attivo e di tutta l'acqua superficiale. "Questo ci permette di ipotizzare se e come questi processi potrebbero avvenire sul nostro pianeta", spiega Giardini. "? per questo che siamo su Marte, per studiarne l'anatomia".