La crosta di Marte è davvero spessa

Nel maggio 2022, il Mars Earthquake Service dell'ETH di Zurigo ha registrato il più forte terremoto mai osservato su un altro pianeta. L'evento, con una magnitudo stimata di 4,6, è stato registrato dal sismometro della missione InSight della NASA sulla superficie di Marte. "Questo terremoto su Marte ha emesso forti onde sismiche che hanno viaggiato lungo la superficie di Marte", spiega Doyeon Kim, sismologo dell'Istituto di geofisica dell'ETH di Zurigo.

I ricercatori ci speravano da tempo, perché le onde di superficie non solo viaggiano dalla sorgente del terremoto alla stazione di misurazione, ma fanno anche il giro dell'intero pianeta più volte. Pertanto, non solo forniscono informazioni su aree specifiche del pianeta, ma consentono anche una visione globale.

"Da questa scossa più grande registrata durante l'intera missione InSight, abbiamo osservato onde di superficie che hanno viaggiato intorno a Marte fino a tre volte", spiega il sismologo e autore principale di uno studio ora pubblicato su "Geophysical Research Letters". I ricercatori hanno misurato la velocità di queste onde a diverse frequenze per ottenere informazioni sulle strutture che hanno attraversato.

Queste velocità sismiche forniscono informazioni sulla struttura interna a diverse profondità. In precedenza, le onde osservate in superficie, originate dall'impatto di due meteoriti, consentivano solo una visione limitata e regionale delle specifiche traiettorie di propagazione di queste onde di terremoto. "Grazie a questo forte terremoto, abbiamo osservazioni sismiche che rappresentano la struttura globale", afferma Kim.

Combinare i dati globali

I ricercatori hanno combinato i risultati appena ottenuti con i dati esistenti sulla gravità e la topografia di Marte e sono stati così in grado di determinare lo spessore della crosta marziana. In media, lo spessore è compreso tra 42 e 56 chilometri. La crosta è più sottile nella pianura di Isidis, con una media di 10 chilometri, e più spessa nella provincia di Tharsis, con 90 chilometri. Per fare un confronto: in base ai dati sismici, la crosta terrestre ha uno spessore medio compreso tra 21 e 27 chilometri; lo spessore della crosta lunare, misurato dai sismometri delle missioni Apollo, è compreso tra 34 e 43 chilometri.

"Questo rende la crosta marziana molto più spessa di quella della Terra o della Luna", afferma Kim. In generale, i corpi planetari più piccoli del nostro sistema solare hanno una crosta più spessa di quelli più grandi, dice il ricercatore: "Siamo stati fortunati. Sulla Terra, sarebbe stato difficile per noi determinare lo spessore della crosta terrestre con un terremoto così forte come quello di Marte. Marte è più piccolo della Terra, ma può anche trasportare l'energia sismica in modo più efficiente".

Uno dei risultati più importanti di questa ricerca riguarda la differenza tra l'emisfero settentrionale e quello meridionale di Marte. Questo contrasto è stato osservato da quando esistono i telescopi e si nota particolarmente bene nelle immagini dei satelliti marziani: Il nord è costituito da pianure piatte, mentre a sud ci sono alte montagne. La divisione in pianure settentrionali e altipiani meridionali è chiamata dicotomia marziana.

"Si potrebbe ipotizzare che questa differenza sia spiegata da due diverse composizioni rocciose", dice Kim: "Una roccia sarebbe più densa, cioè più pesante dell'altra", oppure la composizione è la stessa a nord e a sud, ma lo spessore della crosta è diverso. Se la crosta è più spessa a sud, sotto di essa c'è meno materiale denso del mantello marziano, mentre a nord c'è più materiale pesante sotto una crosta più sottile.

Crosta più sottile a nord

Questo è esattamente ciò che i ricercatori sono riusciti a dimostrare. "Sulla base di osservazioni sismiche e dati gravitazionali, dimostriamo che la densità della crosta nei bassifondi settentrionali e negli altopiani meridionali è simile", scrivono i ricercatori. Al contrario, la crosta nell'emisfero meridionale si estende a una profondità maggiore rispetto a quella dell'emisfero settentrionale. "Questa scoperta è entusiasmante e ci permette di porre fine a un dibattito scientifico di lunga data sull'origine e la struttura della crosta marziana", afferma Kim. L'anno scorso, le analisi degli impatti di meteoriti su Marte avevano già fornito la prova che le croste del nord e del sud sono costituite dallo stesso materiale.

Ulteriori conclusioni possono essere tratte dallo spessore della crosta marziana. "Il nostro studio spiega come il pianeta genera calore e come si è evoluto termicamente", afferma Kim. Essendo un pianeta che, a differenza della Terra, ha una sola placca, il decadimento di elementi radioattivi come torio, uranio e potassio, in particolare, genera calore al suo interno.

Lo studio mostra che il 50-70% di questi elementi che producono calore si trova nella crosta marziana. Questo forte accumulo potrebbe spiegare perché al di sotto di essa vi sono regioni localizzate in cui i processi di fusione potrebbero essere ancora in corso.