Impactos marcianos que liberan hielo y ondas sísmicas

Por Daniel Marín, el 29 octubre, 2022. Categoría(s): Astronomía • Marte • NASA • Sistema Solar ✎ 48

Marte es un mundo menos activo geológicamente que la Tierra, así que la sonda InSight de la NASA no lo tiene fácil para detectar terremotos en el planeta rojo. Precisamente, InSight ha usado el choque de meteoritos como la principal fuente de ondas sísmicas a la hora de estudiar la estructura interna de Marte. No obstante, la mayoría de estos choques han sido originados por cuerpos muy pequeños y a menos de 300 kilómetros de la zona de aterrizaje de la sonda, lo que ha impedido utilizar las ondas sísmicas generadas para analizar las capas más profundas del interior de Marte. Pero el pasado 24 de diciembre InSight detectó un terremoto marciano muy intenso, con una magnitud de 4, aproximadamente. El culpable fue un objeto de entre 5 y 12 metros que chocó contra el planeta rojo en la región de Amazonis Plantia (34,80° norte, 189,92° este), dejando un cráter de 150 metros de diámetro y 21 metros de profundidad. A pesar de no tratarse de un objeto especialmente grande —en la Tierra se habría desintegrado en la atmósfera— el choque se produjo a una velocidad superior a 3 km/s y a una distancia de 3460 kilómetros de la sonda.

Cráter de 150 metros de diámetro generado por el evento S1094b, un meteorito de 5-12 metros de diámetro que chocó contra Marte el 21 de diciembre de 2021. En blanco y azul se aprecian los pedazos de hielo. Imagen de la cámara HiRISE de la MRO (NASA/JPL-Caltech/University of Arizona).

El meteorito que generó el impacto chocó con un ángulo de unos 30º con respecto al horizonte y generó una explosión de entre 0,1 y 1 kilotón. Los restos expulsados por el choque llegan a 37 kilómetros de distancia del cráter. El equipo de la sonda MRO detectó el cráter del evento S1094b, como ha sido denominado, de forma independiente en febrero de 2022 y pudo determinar la fecha aproximada de su creación, lo que permitió vincularlo con el terremoto descubierto por InSight en diciembre de 2021. De paso, la imagen venía con una sorpresa: el choque del meteorito expulsó cerca de una tonelada de hielo marciano que se encontraba bajo la superficie. Es de sobras conocido que Marte alberga ingentes cantidades de hielo de agua bajo su superficie, pero, de todos los registrados, este ha sido el cráter situado más cerca del ecuador (latitud 35º norte) que ha dejado al descubierto depósitos de hielo de agua. 

Datos sísmicos del sismógrafo SEIS de la sonda InSight evento S1094b detectado (Posiolova et al.).
Zona del impacto del 24 de diciembre de 2021 en relación con InSight (NASA).
Las zonas de los mayores choques cuyas ondas sísmicas detectó InSight: S1094b y S1000a, en diciembre y septiembre de 2021 en relación a la zona de aterrizaje de InSight (Posiliova et al.).

El sismómetro SEIS detectó primero las ondas P generadas por el impacto, seguidas 6 minutos más tarde por ondas S y, 8 minutos más tarde, por las ondas superficiales de tipo Rayleigh. Fue la primera vez que InSight detectó ondas sísmicas superficiales, un dato clave para refinar los modelos de la corteza del planeta rojo. De hecho, gracias a estas ondas se ha podido averiguar que la corteza que se halla entre la zona del impacto y la sonda es más densa que la de la zona de aterrizaje. El análisis del cráter y sus restos también han permitido modelar la influencia de la atmósfera y el polvo marciano en la onda de choque, un efecto que todavía no se entiende muy bien (no olvidemos que la mayor parte de cráteres analizados provienen de cuerpos sin atmósfera del sistema solar). A este cráter hay que sumar otro parecido, el evento S1000a, que se produjo el 28 de septiembre de 2021 en Tempe Terra (38,11° norte, 280,12° este). Aunque también generó un terremoto de magnitud 4, se produjo a mucha mayor distancia de la sonda (7455 kilómetros), por lo que parte de las ondas sísmicas fueron bloqueadas por el núcleo del planeta. Además, las características del suelo donde cayó hacen que la forma del cráter sea mucho más irregular, impidiendo determinar con precisión los parámetros del objeto que lo creó.

Tamaño del cráter S1094b (NASA/JPL-Caltech/University of Arizona).
Imagen del cráter de contexto en la que se aprecian los restos del choque tomada por la cámara CTX de MRO (NASA/JPL-Caltech/MSSS).

Estos impactos a alta velocidad permitirán pulir los modelos del interior marciano, sobre todo por encima de los 800 kilómetros de profundidad. Y es que no es sencillo estudiar en directo choques a alta velocidad —más de 3 km/s— contra cuerpos del sistema solar. Por ejemplo, en la Luna, que es el cuerpo mejor estudiado, los choques intencionados de vehículos espaciales contra la superficie se han producido todos a velocidades relativamente bajas —inferiores a 2,6 km/s— y no han generado cráteres de más de 30 metros, de ahí el interés en estos nuevos impactos marcianos. Por otro lado, a falta de muestras que podamos analizar directamente, determinar el ritmo y tamaño de creación de cráteres marcianos es esencial para calcular la edad de los paisajes marcianos, un parámetro que podremos modelar mejor con estos impactos. A todas estas, InSight sigue activa a pesar de que sus paneles solares apenas generan ya electricidad. La NASA espera que la sonda muera definitivamente en las próximas seis semanas. En estos tres años, InSight ha detectado 1318 terremotos, muchos de ellos producidos por choques de meteoritos (Marte recibe unos 200 impactos al año). El principal resultado de InSight ha sido determinar que, contra la opinión de un gran número de expertos, Marte tiene una estructura interna muy parecida a la de la Tierra, con un núcleo fundido de 1830 kilómetros de radio (no sabemos todavía si también tiene un núcleo sólido), un manto de 1500 kilómetros de espesor y una corteza que se extiende hasta los 20 o 70 kilómetros de profundidad.

Último selfie de InSight del 24 de abril de 2022. Con tanto polvo es un milagro que siga funcionando (NASA/JPL-Caltech).

Referencias:

  • https://www.science.org/doi/pdf/10.1126/science.abq7704
  • https://www.science.org/doi/pdf/10.1126/science.add8574


48 Comentarios

      1. Gracias Apolonio!
        Es gratificante saber que los lectores disfrutan del trabajo de los escritores. Todos los meses recibo varios correos felicitándome por la obra, o inclusive en las redes sociales (facebook principalmente), pero se trata de un proceso silencioso, que no es visto en los grandes sitios especializados.
        Lamentablemente, muchas veces hacen más ruido dos o tres publicaciones negativas en sitios populares para destruir un esfuerzo de años. Por ejemplo hace un tiempo un lector me destruyó en goodreads con dos estrellas principalmente por la supuesta inviabilidad de la terraformación Marciana «ya que al carecer de magnetósfera, esto es imposible» ???.
        Por esta razón, si en algún momento puedes pegarte una vueltita por Amazon, goodreads u otras comunidades de lectores… grita bien fuerte tu opinión 🙂
        Esto lo hago extensivo a todos los lectores que hayan leído la novela.
        Estoy promediando la escritura de la segunda parte y necesito el apoyo de todos ustedes!!!
        Gracias amigos!

        1. Martín, ¿sólo lo tienes en formato Kindle? ¿No se puede conseguir en EPUB o PDF? Es que no tengo lector para Kindle y no quiero leerlo en el ordenador, que la vista se te descacharra en segundos.

          Si te lo tengo que pagar a parte por Bizum o algo, me lo dices.

      1. Es una cifra relevante pero tampoco como para preocuparse en exceso. Marte tiene una superficie de unos 150 millones de kilómetros cuadrados. Con 200×100 = 20.000 impactos en un siglo la probabilidad de que caiga «cerca» de la base (70×100 km) es segura al cabo de un siglo. Pero para que te caiga encima mismo o te cause daños tendría que transcurrir mucho más tiempo.
        Para las iniciales bases semipermanentes el riesgo es irrelevante. Un problema estadístico más a sumar a los otros problemas.

  1. A ver si ocurre algún milagro y se produce algún torbellino que limpie los paneles solares.

    Por otra parte, creo que nadie podría apostar a priori que Marte tuviese un núcleo fundido a estas alturas de la película del sistema solar.

    1. Cierto. Hasta hace poco, yo todo lo que había leído era apostando por un núcleo sólido «frío» (frío comparado con el de la Tierra), no desde luego un interior fundido.

      Eso también pinta muy bien de cara a conseguir calor en una hipotética terraformación del planeta.

  2. Las propuestas de sondas radar para estudiar los hielos del subsuelo deberían llevarse a cabo.
    https://danielmarin.naukas.com/2020/09/11/el-proximo-objetivo-de-la-nasa-saber-cuanto-hielo-hay-en-marte/
    danielmarin.naukas.com/2021/02/05/i-mim-una-sonda-que-estudiara-el-hielo-del-subsuelo-de-marte/
    El programa de recogida de muestras está generando una sequía de sondas marcianas «normales» y poco a poco veremos ir cayendo la flotilla actual sin que tengamos repuestos suficientes como para mantener un programa de exploración marciana de magnitud relevante.
    Por otro lado, un buen lugar para montar una base marciana semipermanente sería las cercanías de un punto de impacto similar al del artículo, si se demostrara que ha dejado más accesible el hielo del subsuelo (vital para el sostenimiento de una base científica semipermanente).
    Las decisiones que están tomando ahora las agencias, por desgracia, harán retrasar todavía más décadas la futura base marciana.

    1. Coincido.

      Las Sondas a Marte con Radares de Apertura Sintética realmente potentes, para investigar el subsuelo del planeta, y la presencia de agua, oquedades, etc, deberían ser prioridad, y al mismo nivel que el retorno de muestras.

      Eso, y un enjambre de satélites de tamaño y peso medio, con una carga de instrumentos míxta, tanto de observación básica del planeta, pero sobre todo como satélites de comunicaciones, y hacer de repetidores/enlaces, entre las sondas en el suelo marciano, y la Tierra, y sin son suficientes incluso como sistema de navegación por satélite.

      Sería lo más lógico, obvio y sensato antes del retorno de muestras, o de incluso algo más serio.

      Me extraña y mucho que esas misiones no estén ya a la vista.

      Salu2

      1. Ni la NASA ni la ESA ni la JAXA ni China están construyendo actualmente ninguna sonda marciana, si no pertenece a los planes de traer muestras de Marte o Fobos… un auténtico parón.

        1. Entiendo que consideras a la exomars como terminada?
          En cualquier caso hay un trabajo muy fuerte en aterrizadores lunares baratos y en general en Artemisa, creo que a la larga la espera valdrá la pena y se trasladará a Marte. El trabajo de Tom Mueller para aterrizadores baratos marcianos también es importante.
          Pero es cierto que alguna nueva sonda Marciana de bajo coste marca NASA estaría bien.

          1. Lo tengo, necesitamos unos MER 2.0 (aterrizaje con airbags), un par de rovers solares, cada uno con su helicóptero de scouting y que sean capaces de hacer muchos km.
            Letras de tráiler con música época de lagrimilla:
            De los creadores de Spirit y Opportunity… Una nueva sonda Discovery de la NASA… la misión más audaz desde Kepler. Vuélvete a emocionar.
            Diggy and Empathy

            Coming July 2024

  3. No tengo palabras para agradecer toda la información y el entretenimiento que me dais, no solo a Daniel que se sale sino también a los que comentáis los artículos, muchas gracias de todo corazón.

  4. «…la mayoría de estos choques han sido originados por cuerpos muy pequeños y a menos de 300 kilómetros de la zona de aterrizaje de la sonda…»

    No deberia decir «y a *mas* de 300 kilómetros»?

    1. La duda viene por que lo correcto seria: «… la mayoría de esas ondas (sísmicas) han sido originadas por choques de cuerpos muy pequeños a menos de 300 kilómetros de la zona de aterrizaje de la sonda…»

      1. Es precisamente esa poca distancia la que ha impedido estudiar la estructura interna de Marte. Y naturalmente el pequeño tamaño de esos objetos no permite detectarlos a mayores distancias.

    2. Yo lo que entiendo es que son choques originados «por cuerpos muy pequeños», y además «a menos de 300 kilómetros de la zona de aterrizaje de la sonda».

    3. La sonda necesita que el impacto sea lejos para poder recibir las ondas sísmicas que rebotan en las capaz interiores del planeta, si fuese al otro lado del planeta y con la suficiente energía para que llegue hasta la sonda sería lo mejor.

  5. Gracias Daniel por esta entrada que explica la noticia mejor, con datos de Marte que le dan contexto y permiten hacerse una idea de la situación (cada uno la suya, aunque sea equivocada).

    Una idea mía (no echarle la culpa a nadie):
    Parte del agua que adquirió Marte en su formación quedó atrapada entre el manto y la corteza, que se mantendría líquida gracias al calor interno de Marte (núcleo fundido). Este agua va saliendo lentamente por las grietas del vulcanismo y los terremotos. Al llegar cerca de la superficie, que está más fría que el punto de congelación, se congela y tapona las grietas, de manera que impide que la salida de fluidos al exterior. Cuando se acumula mucha agua, o gases, bajo el hielo se genera presión sobre el suelo, lo rompe y sale abruptamente. La caída de un meteorito también abre una salida. La salida con fuerza del agua podría agrandar el cráter de un meteorito, no digo que esté sea el caso. El hielo que quede expuesto puede corresponder en parte al agua líquida expulsada y enfriada rápidamente en el exterior.

    ¿Habrá una capa freática bajo todo el suelo marciano congelado?
    Eso daría muchas posibilidades a la vida microbiana subterránea.

    1. Ahora se ha hace más doloroso el fracaso del taladro / penetrador de InSight. Nos hemos quedado con las ganas de conocer cómo se incrementa la temperatura a medida que se baja en el subsuelo 🙁

      1. Si que es una pena. Pero aunque mediría la conductividad térmica en un par de metros de profundidad, quizá ese modo de transferir el calor interno sea muy débil.
        Supongo que habrá fluidos que ascienden y transportan mucho más calor. Por ejemplo, se me ocurre que el helio que se produce en la desintegración atómica de metales pesados del núcleo líquido, como es un gas noble no se combina con nada y podría formar bolsas bajo el manto que desestabilizasen los cientos de km de roca que tiene encima y acabase subiendo transportando calor del núcleo y calor generado por la caida de las rocas en las bolsas de gas.
        En la Tierra, lo primero que sale de las grietas de un terremoto es precisamente helio.

        1. Pues yo era más optimista. Me he quedado con las ganas.
          Desde luego, si hay grietas como comentas todavía se pone el tema más interesante.
          Hay que estudiar Marte más a fondo.

          1. @pochimax
            @fisivi
            Hay una «pelea» cientifica entre los «igneistas» y los «liquidistas», sobre el origen de ciertos lugares de Marte, uno de los rings de combate esta entre Cerberus Fossae y Athabasca Valles, pues presenta pruebas que sugieren inundaciones masivas tanto de lava como de agua, de hecho le comparan aqui en la tierra con el grupo basaltico del rio Columbia en EEUU, que tiene registrado eventos parecidos, aunque mejor definidos gracias a la geologia «presencial».

  6. No tengo ni idea de a qué velocidad sublima el hielo en condiciones marcianas. En dos meses (desde el impacto hasta la foto) y en una zona ecuatorial ¿ hay alguna estimación de cuánto hielo ha podido desaparecer?

  7. Disculpad mi ignorancia y valentía a la hora de opinar. La ocupación de Marte, conllevará un incremento de temperaturas. Sería interesante intentar resguardar los recursos mediante superficies termoaislantes en grandes extensiones?

    1. @Policarpo
      Es posible, pero solo en un lejano futuro, sobre todo si se piensa terraformar Marte.Si los futuros «geoingenieros» no tienen cuidado, se pueden presentar eventos catastroficos parecidos a los que ocurrieron durante el final de la ultima glaciacion terrestre.
      Jökulhlaup en Islandia de 1996
      //www.youtube.com/watch?v=f_ksPgJCbzA
      Missoula, el tsunami que vino desde tierra adentro
      //www.youtube.com/watch?v=27BP4CL66Tk
      //www.youtube.com/watch?v=cxxLU8ZtMH4
      //en.wikipedia.org/wiki/Missoula_floods
      //hugefloods.com/LakeMissoula.html
      Saludos.

  8. 😯Buenas fotos, uau!
    Y la de sorpresas que guarda Marte y se saben así, con sismógrafos! Y vaya gráficas bonitas, muy curiosas!
    Me perdí curioseándolo, y por no saber, me planteé dudas tontas. Yo no sé de choques con materiales, velocidades y ángulos, y menos marcianos, ji, ji… Pero la curiosidad viene!

    P.ej. ¿algún hielo del meteorito no se sublima? Si podría aparecer hielo del meteorito, tan pequeño, en las fotos.
    O, ¿qué ángulo de choque, velocidad, tamaño o tipo de meteorito haría posible que «sobreviviera» su hielo?
    Aunque supongo que no, con un meteorito y hielo. Imagino que son miles de grados centígrados de temperatura al chocar.
    Seguro que ya lo tienen muy estudiado los físicos. No sé si quizás hay algún sitio de alguien que lo explica con ejemplos. ¿Quizás lo estudian físicos tirando bolas de nieve con una súper centrifugadora al vacío? No tanto como físicos de cosas secretas de guerra de bolas de nieve, ji, ji…
    Qué curiosidades!

    1. Se supone que el hielo que se ve no es del meteorito, es de la superficie del planeta.

      Bajo la superficie hay hielo y el impacto de ese asteroide esparció un poco por la zona.

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