As¨ª es Marte por dentro

El 18 de abril de 1889 se produjo un terremoto en Tokio (Jap¨®n). 64 minutos despu¨¦s, el temblor fue detectado por dos p¨¦ndulos horizontales instalados en sendos observatorios de Postdam y Wilhelmshaven (Alemania). Era la primera vez que se registraba el paso de ondas s¨ªsmicas por el interior del planeta. 132 a?os despu¨¦s, un numeroso grupo de cient¨ªficos ha desvelado c¨®mo es Marte por dentro gracias a un sism¨®grafo algo m¨¢s sofisticado que aquellos osciladores.

La sonda InSight de la NASA (ver gr¨¢fico m¨¢s abajo) detect¨® m¨¢s de un centenar de los llamados martemotos en su primer a?o sobre la superficie marciana. Esta expedici¨®n tiene por objetivo la exploraci¨®n del interior del planeta rojo usando, entre otros indicadores, las ondas s¨ªsmicas. Como sucede con el sonido, estas oscilaciones se ven moduladas por el medio por el que pasan. Y son estos cambios los que permiten saber el grosor, la densidad o incluso el tipo de material que atraviesan. Desde que la InSight aterriz¨® en un cr¨¢ter de la Planicie El¨ªsea en noviembre de 2018, su sism¨®grafo SEIS ha detectado m¨¢s de un millar de eventos. Aunque ninguno ha superado una magnitud de 4, una decena de ellos han dejado una se?al lo suficientemente clara para atisbar la estructura interna de Marte, con todas sus similitudes y diferencias con la Tierra.

Los primeros resultados los acaba de publicar ahora la revista cient¨ªfica Science en tres trabajos diferentes. Como la Tierra, el interior de Marte est¨¢ estructurado en tres grandes capas, corteza, manto y n¨²cleo. La capa exterior tiene un grosor, al menos en la regi¨®n que hay debajo de la sonda, de entre 20 y 39 kil¨®metros. Al extrapolar los datos a todo el planeta, con base en estas estimaciones, la gravedad global y la topograf¨ªa limitan el espesor medio de la corteza global a 24-72 km. La ¨²ltima cifra supondr¨ªa m¨¢s que doblar los 33 km que tiene la corteza terrestre de media. Adem¨¢s, han estimado que en la cubierta marciana hay hasta 20 veces m¨¢s materiales que generan calor radiactivo, como el uranio y el torio, de lo que se cre¨ªa.

El manto es relativamente menos grueso en Marte que en la Tierra. Gracias a la se?al de los temblores, los cient¨ªficos creen que tambi¨¦n es diferente en su composici¨®n, destacando la ausencia de bridgmanita, el mineral m¨¢s abundante de la Tierra, concentrado sobre todo en la parte inferior del manto terrestre, y que tiene un papel clave en la geotermia y din¨¢mica del planeta.

Tambi¨¦n hay diferencias en la parte m¨¢s interna, el n¨²cleo. El radio del de Marte ronda los 1.830 kil¨®metros, algo m¨¢s de la mitad de la endosfera terrestre. Hay que tener en cuenta que el planeta rojo es mucho m¨¢s peque?o que la Tierra. El hierro es el principal elemento que forma ambos n¨²cleos, pero en el marciano hay una mayor abundancia de materiales ligeros, como el azufre o el ox¨ªgeno. La reflexi¨®n de las ondas s¨ªmicas confirma que el centro de Marte tiene una capa en estado l¨ªquido, pero no han hallado pruebas de la existencia de otra interior s¨®lida, como sucede en la Tierra.

Para el sism¨®logo especializado en Marte Simon St?hler, del Instituto de Geof¨ªsica de la Escuela Polit¨¦cnica Federal de Z¨²rich (Suiza) y coautor de estos estudios, la principal diferencia entre el n¨²cleo terrestre y el marciano tiene que ver con la densidad: ¡°El n¨²cleo de la Tierra pesa en promedio m¨¢s de 10 gramos por cent¨ªmetro c¨²bico, es decir, mucho m¨¢s que el hierro [7,7gr/cm?]. Es tan pesado porque el hierro, el componente principal, se comprime debido a la elevada presi¨®n a esa profundidad¡±. Por su lado, ¡°el n¨²cleo marciano tiene solo 6 gramos por cent¨ªmetro c¨²bico, por lo que es mucho m¨¢s ligero que el hierro. As¨ª que debe haber elementos ligeros en ¨¦l, concretamente azufre, ox¨ªgeno, carbono o hidr¨®geno. Pero ?c¨®mo llegaron all¨ª? ?Por qu¨¦ hab¨ªa tanto azufre disponible (> 10%)?¡±, se pregunta St?hler. Para ¨¦l, ¡°esto podr¨ªa apuntar a una formaci¨®n temprana de Marte, en comparaci¨®n con la Tierra¡±.

Pero las particularidades del interior de Marte tambi¨¦n son claves para entender la situaci¨®n actual de su exterior. Lo plantea as¨ª el sism¨®logo del Instituto de Geociencias de Barcelona-CSIC Martin Schimmel, tambi¨¦n coautor de dos de los estudios: ¡°Marte era un planeta parecido a la Tierra, con su rango de temperaturas, su atm¨®sfera. Ahora sufre variaciones t¨¦rmicas de hasta 80?, radiaci¨®n solar extrema y ausencia de vida. ?C¨®mo ha pasado esto?¡±

¡°Marte era un planeta parecido a la Tierra, con su rango de temperaturas, su atm¨®sfera. Ahora sufre variaciones t¨¦rmicas de hasta 80?, radiaci¨®n solar extrema y ausencia de vida. ?C¨®mo ha pasado esto?¡±

Martin Schimmel, sism¨®logo del Instituto de Geociencias de Barcelona-CSIC

El hierro del n¨²cleo en rotaci¨®n no es otra cosa que una geodinamo que genera un campo magn¨¦tico que, en la Tierra, es lo suficientemente fuerte como para proteger la vida sobre el planeta de una radiaci¨®n excesiva. En Marte lo fue en el pasado, pero no ahora. ¡°Conocer el tama?o del n¨²cleo y su estado l¨ªquido ayuda a restringir las explicaciones sobre lo que pas¨® con el campo magn¨¦tico¡±, comenta Schimmel, colaborador del equipo del Institute du Physique du Globe de Par¨ªs, que lidera esta triple investigaci¨®n sobre la corona, el manto y el n¨²cleo marcianos.

La sism¨®loga de la Universidad de Cambridge Sanne Cottaar, que no ha participado en estos estudios, apunta una posible historia de lo que pas¨®: ¡°El n¨²cleo observado de Marte se halla en el mismo rango [en proporci¨®n a las menores dimensiones de Marte] de radio que el de la Tierra, pero es m¨¢s grande de lo que apuntaban la mayor¨ªa de las estimaciones anteriores. Por lo tanto, el manto es m¨¢s delgado de lo que se pensaba, y como la gravedad tambi¨¦n es m¨¢s d¨¦bil en Marte, las presiones en el manto son insuficientes para que la bridgmanita sea estable. La bridgmanita proporciona un manto sobre nuestro n¨²cleo que limita el enfriamiento. Su ausencia en Marte sugiere que pudo producirse un enfriamiento tan r¨¢pido en los inicios que gener¨® una geodinamo y un campo magn¨¦tico de corta vida¡±.

Una idea similar es la que defiende Miguel Herr¨¢iz, que investiga la composici¨®n y estructura de Marte en la Universidad Complutense de Madrid (UCM). Este profesor recuerda que Marte ten¨ªa un campo magn¨¦tico global, como el de la Tierra, hasta hace unos 4.200 millones de a?os. ¡°De aquel campo magn¨¦tico quedan restos digamos arqueol¨®gicos en el magnetismo observado en parte de la corteza del sur del planeta¡±. ?C¨®mo se perdi¨®? ¡°Los factores para el mantenimiento de la geodinamo no se conocen bien ni para la Tierra¡±, dice, pero a?ade, ¡°la presencia de tantos sulfuros [azufre] en el n¨²cleo en vez de materiales m¨¢s pesados confirmada por estas investigaciones pudo acelerar el enfriamiento y ralentizar el movimiento del n¨²cleo¡±.

Diego C¨®rdoba, sism¨®logo y colega de Herr¨¢iz en la Facultad de Ciencias F¨ªsicas de la UCM, recuerda que para conocer el interior de la Tierra existen redes de sism¨®grafos con centenares y hasta miles de sism¨®grafos. ¡°En Marte solo tienen uno¡±. Con m¨¢s aparatos como el instrumento SEIS podr¨ªan determinar mejor tanto el grosor y densidad de las distintas capas como su composici¨®n. Por eso los datos que han obtenido hay que tomarlos como preliminares y har¨¢n falta estudios con otros instrumentos que refuercen estos resultados.

Para confirmar estos primeros resultados y obtener muchos otros datos sobre el origen, evoluci¨®n y destino de Marte tambi¨¦n hacen falta m¨¢s terremotos y m¨¢s intensos. Schimmel a¨²n espera que se produzca un gran se¨ªsmo que multiplique la informaci¨®n que han obtenido con esta decena de peque?os martemotos.

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