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Por primera vez, ondas sísmicas fueron observadas viajando a través del núcleo del planeta, dando a los científicos las herramientas necesarias para descubrir de qué está hecho exactamente el corazón marciano.

Un equipo de investigación internacional, que incluye a sismólogos de la Universidad de Maryland (UMD), utilizó datos sísmicos adquiridos por el módulo de aterrizaje InSight de la NASA para medir directamente las propiedades del núcleo de Marte y encontró una aleación de hierro completamente líquido con altos porcentajes de azufre y oxígeno.

Estos hallazgos revelan nuevos conocimientos sobre cómo se formó Marte y las diferencias geológicas con la Tierra que, en última instancia, pueden desempeñar un papel en el mantenimiento de la habitabilidad planetaria.

«En 1906, los científicos descubrieron por primera vez el núcleo de la Tierra al observar cómo las ondas sísmicas de los terremotos se vieron afectadas al viajar a través de él», dijo el profesor asociado de geología de la UMD, Vedran Lekic, segundo autor del artículo. «Más de cien años después, estamos aplicando nuestro conocimiento de las ondas sísmicas a Marte. Con InSight, finalmente estamos descubriendo qué hay en su centro y qué hace que sea tan similar pero distinto de la Tierra».

Para determinar estas diferencias, el equipo rastreó la progresión de dos eventos sísmicos distantes en Marte —uno causado por un terremoto y el otro por un gran impacto— y detectó ondas que viajaron a través del núcleo del planeta. Al comparar el tiempo que les tomó a esas ondas viajar a través de Marte en comparación con las ondas que permanecieron en el manto, y al combinar esta información con otras mediciones sísmicas y geofísicas, el equipo estimó la densidad y la compresibilidad del material a través del cual viajaron las ondas.

Corazón líquido

Los resultados de los investigadores indicaron que lo más probable es que Marte tenga un núcleo completamente líquido, a diferencia de la combinación de la Tierra de un núcleo externo líquido y un núcleo interno sólido.

Además, el equipo infirió detalles sobre la composición química del núcleo, como la cantidad sorprendentemente grande de elementos ligeros (elementos con números atómicos bajos), a saber, azufre y oxígeno, presentes en la capa más interna de Marte. Los hallazgos sugirieron que una quinta parte del peso del núcleo se compone de esos elementos. Este alto porcentaje difiere marcadamente de la proporción de peso comparativamente menor de elementos ligeros en el núcleo de la Tierra, lo que indica que el núcleo marciano es mucho menos denso y más comprimible que el de nuestro planeta —lo que apunta a diferentes condiciones de formación para ambos mundos—.

Esquema que muestra las trayectorias de los rayos en tránsito por el núcleo a través de los tres cuerpos planetarios explorados sísmicamente: la Tierra, Marte y la Luna.

«Puedes pensarlo de esta manera; las propiedades del núcleo pueden servir como un resumen de cómo se formó el planeta y cómo evolucionó dinámicamente con el tiempo. El resultado final de los procesos de formación y evolución puede ser la generación o la ausencia de condiciones que sustentan la vida», explicó el profesor asociado de geología de la UMD, Nicholas Schmerr, otro coautor del artículo.

«La singularidad del núcleo de la Tierra le permite generar un campo magnético que nos protege de los vientos solares, permitiéndonos conservar el agua. El núcleo de Marte no genera este escudo protector, por lo que las condiciones de la superficie del planeta son hostiles para la vida», añadió.

Un Marte habitable en el pasado

Aunque Marte actualmente no tiene un campo magnético, los científicos plantean la hipótesis de que una vez hubo un escudo magnético similar al campo generado por el núcleo de la Tierra debido a los rastros de magnetismo persistentes en la corteza marciana. Lekic y Schmerr notaron que esto podría significar que Marte evolucionó gradualmente a sus condiciones actuales, cambiando de un planeta con un entorno potencialmente habitable a uno increíblemente hostil. Las condiciones en el interior juegan un papel clave en esta evolución, al igual que los impactos violentos, según los autores.

Mapa de ubicación, datos sísmicos y análisis de polarización dependiente de la frecuencia para los eventos sísmicos estudiados. Crédito: J. Irving et al.

«Es como un rompecabezas en algunos aspectos», dijo Lekic. «Por ejemplo, hay pequeños rastros de hidrógeno en el núcleo de Marte. Eso significa que tuvo que haber ciertas condiciones que permitieron que el hidrógeno estuviera allí, y tenemos que entender esas condiciones para entender cómo evolucionó Marte hasta convertirse en el planeta que es hoy».

Los hallazgos del equipo finalmente confirmaron la precisión de las estimaciones de modelos actuales que tienen como objetivo desentrañar las capas ocultas debajo de la superficie de un planeta. Para geofísicos como Lekic y Schmerr, investigaciones como esta también allanan el camino para futuras expediciones orientadas a la geofísica a otros cuerpos celestes, incluidos planetas como Venus y Mercurio.

Velocidad y densidad en el límite núcleo-manto en comparación con las predicciones de la ecuación de estado. Crédito: J. Irving et al.

«Este fue un gran esfuerzo, que involucró técnicas sismológicas de última generación que se han perfeccionado en la Tierra, junto con nuevos resultados de físicos minerales y los conocimientos de los miembros del equipo que simulan cómo cambian los interiores planetarios con el tiempo», señaló Jessica Irving, profesor titular de la Universidad de Bristol y primer autor del estudio. «Pero el trabajo valió la pena y ahora sabemos mucho más sobre lo que sucede dentro del núcleo marciano».

«Aunque la misión InSight finalizó en diciembre de 2022 después de cuatro años de monitoreo sísmico, todavía estamos analizando los datos recopilados. InSight continuará influyendo en cómo entendemos la formación y evolución de Marte y otros planetas en los años venideros», concluyó Lekic.

Los detalles del hallazgo han sido publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences.

Fuente: EurekAlert. Edición: MP