Come i dati sismici della NASA InSight stanno riscrivendo la storia di Marte

I segnali sismici lo indicano Marte Ogni anno viene colpito da circa 300 meteoriti delle dimensioni di un pallone da basket, fornendo un nuovo strumento per datare le superfici planetarie.

Scienziati coinvolti NASALa missione InSight della NASA ha rivelato che Marte subisce molti più impatti di meteoriti di quanto si pensasse in precedenza, con una media annuale che varia da 280 a 360 impatti maggiori. Questa nuova comprensione deriva dai dati sismici catturati dal sismometro di InSight, che suggeriscono un modo più efficiente per datare le superfici dei pianeti in tutto il sistema solare.

La nuova ricerca condotta dagli scienziati di Imperial College di Londra E l’ETH di Zurigo, nell’ambito della missione InSight della NASA, ha evidenziato quanto spesso su Marte si verificano “terremoti marziani” causati dall’impatto di meteoriti.

I ricercatori hanno scoperto che Marte subisce circa 280-360 impatti di meteoriti ogni anno, creando crateri di oltre otto metri di diametro e scuotendo la superficie del Pianeta Rosso.

La velocità di questi terremoti marziani, rilevata dal “sismometro” di InSight – uno strumento in grado di misurare i più piccoli movimenti del suolo – supera le stime precedenti basate sulle immagini satellitari della superficie marziana.

Questi crateri si sono formati a seguito della collisione di un meteorite con Marte il 5 settembre 2021 e sono i primi crateri ad essere osservati dalla sonda InSight della NASA. Scattata dal Mars Reconnaissance Orbiter della NASA, questa immagine a colori evidenzia la polvere e il suolo disturbati dall’impatto in blu per rendere i dettagli più visibili all’occhio umano. Copyright: NASA/JPL-Caltech/Università dell’Arizona

Dati sismici e datazione planetaria

I ricercatori affermano che questi dati sismici potrebbero essere un modo migliore e più diretto per misurare i tassi di impatto dei meteoriti e potrebbero aiutare gli scienziati a datare con maggiore precisione le superfici dei pianeti nel sistema solare.

La dott.ssa Natalia Wojcicka, ricercatrice associata presso il Dipartimento di Scienze della Terra e Ingegneria dell’Imperial College di Londra e coautrice dello studio, ha dichiarato: “Utilizzando dati sismici per comprendere meglio la frequenza con cui i meteoriti si scontrano con Marte e come questi impatti ne modificano la superficie, possiamo iniziare a mettere insieme una linea temporale della storia geologica e dell’evoluzione del pianeta”.

“Puoi pensarlo come una sorta di ‘orologio cosmico’ per aiutarci a determinare l’età della superficie di Marte e, forse più tardi, di altri pianeti nel sistema solare”.

Lo studio è stato pubblicato oggi (28 giugno) sulla rivista Astronomia naturale.

Un’immagine collage mostra tre impatti di meteoriti che sono stati rilevati per la prima volta da un sismografo sul lander InSight della NASA e successivamente catturati dal Mars Reconnaissance Orbiter dell’agenzia utilizzando la fotocamera HiRISE. Copyright: NASA/JPL-Caltech/Università dell’Arizona

Crateri archeologici come orologi cosmici

Per molti anni, gli scienziati hanno utilizzato il numero di crateri sulla superficie di Marte e di altri pianeti come “orologi cosmici” per stimare l’età dei pianeti: le superfici più vecchie dei pianeti erano più craterizzate di quelle più giovani.

Per calcolare l’età dei pianeti in questo modo, gli scienziati hanno tradizionalmente utilizzato modelli basati sui crateri sulla Luna per prevedere il tasso di impatto di meteoriti di diverse dimensioni nel tempo. Per applicare questi modelli a Marte, dovrebbero aggiustare il modo in cui l’atmosfera impedisce ai corpi di simulazione più piccoli di colpire la superficie e le diverse dimensioni e posizione di Marte nel sistema solare.

Per i piccoli crateri di diametro inferiore a 60 metri, gli scienziati di Marte sono stati anche in grado di osservare la frequenza con cui si formano nuovi crateri utilizzando immagini satellitari, ma il numero di crateri trovati in questo modo è molto inferiore al previsto.

Rappresentazione artistica del lander InSight operante sulla superficie di Marte. InSight, abbreviazione di Interior Exploration Using Seismic Investigations, Geodesy and Thermal Transport, è un lander progettato per fornire a Marte il suo primo esame completo dalla sua formazione 4,5 miliardi di anni fa. Fonte immagine: NASA/JPL-Caltech

Approfondimenti dal sismometro di InSight

In questa nuova ricerca, parte della missione InSight per comprendere l’attività sismica e la struttura interna di Marte, i ricercatori hanno identificato un modello di segnali sismici precedentemente sconosciuto, prodotto dagli impatti dei meteoriti. Questi segnali erano caratterizzati, tra le altre caratteristiche, dalla loro proporzione insolitamente maggiore di onde ad alta frequenza rispetto ai tipici segnali sismici, ed erano conosciuti come terremoti marziani ad “altissima frequenza”.

I ricercatori hanno scoperto che il tasso di impatto dei meteoriti è più alto di quanto stimato in precedenza osservando i crateri di nuova formazione catturati dalle immagini satellitari e in accordo con i dati estrapolati dai crateri sulla superficie della Luna.

Ciò ha evidenziato i limiti dei modelli e delle stime precedenti, nonché la necessità di modelli migliori per comprendere la formazione dei crateri e gli impatti dei meteoriti su Marte.

Il potere dei dati sismici nella scienza planetaria

Per risolvere questo problema, il team di scienziati ha utilizzato il lander InSight della NASA e un sismometro estremamente sensibile, SEIS, per registrare eventi sismici che potrebbero essere stati causati dall’impatto di meteoriti.

Il SEIS ha rilevato tracce sismiche distinte di questi terremoti marziani ad alta frequenza, che i ricercatori hanno scoperto essere indicativi di impatti di meteoriti e distinti da altre attività sismiche.

Utilizzando questo nuovo metodo di rilevamento degli impatti, i ricercatori hanno rilevato molti più eventi di impatto di quanto previsto dalle immagini satellitari, soprattutto per piccoli impatti che producono crateri di soli pochi metri di diametro.

Il professor Gareth Collins, coautore dello studio presso il Dipartimento di Scienze della Terra e Ingegneria dell’Imperial College di Londra, ha dichiarato: “Il SEIS si è dimostrato incredibilmente efficace nel rilevare gli impatti: sembra che ascoltare gli impatti sia più efficace che cercarli se li analizziamo. voglio capirli”. Quante volte succede?”

Migliorare la nostra comprensione del sistema solare

I ricercatori ritengono che l’implementazione di sismometri più piccoli e più costosi sui futuri lander potrebbe migliorare la nostra comprensione dei tassi di impatto e della struttura interna di Marte. Questi dispositivi aiuteranno i ricercatori a rilevare più segnali sismici, fornendo un set di dati più completo per comprendere le collisioni di meteoriti con Marte e altri pianeti, nonché le loro strutture interne.

“Per comprendere la struttura interna dei pianeti, usiamo la sismologia”, ha detto il dottor Wojcica. “Questo perché le onde sismiche cambiano quando viaggiano attraverso o riflettono i materiali nella crosta, nel mantello e nel nucleo di un pianeta. Studiando questi cambiamenti, i sismologi può determinare di cosa sono fatti questi strati e quanto sono profondi”.

“Sulla Terra è possibile comprendere la struttura interna del nostro pianeta più facilmente osservando i dati dei sismometri sparsi in tutto il mondo. Tuttavia, su Marte c’era solo uno strumento: il SEIS Più sismometri distribuiti in tutto il pianeta”.

Oltre alle nuove ricerche pubblicate in Astronomia naturaleIl team è anche coinvolto in un altro studio pubblicato nel Progresso scientifico Oggi, lo studio ha utilizzato immagini e segnali atmosferici registrati dal rover InSight per stimare la frequenza con cui si sono verificati gli impatti su Marte. Nonostante l’utilizzo di metodi diversi, i due studi sono giunti a conclusioni simili, rafforzando i risultati complessivi.

Riferimento: “Stima del tasso di impatto su Marte dalle statistiche dei terremoti marziani ad altissima frequenza” 28 giugno 2024, Astronomia della natura.
DOI: 10.1038/s41550-024-02301-z