Origliare i brividi e i gemiti che echeggiano nel profondo di mondi alieni come Marte e la luna sta rivelando ciò che si trova molto al di sotto delle loro superfici e potrebbe insegnarci di più su come si è formato il nostro pianeta.

Sulla terra, possiamo sentire e vedere i risultati spesso terrificanti delle placche tettoniche che si spostano sotto i nostri piedi. Mentre macinano insieme, generano terremoti che producono onde sismiche che riverberano attraverso strati di roccia, magma e metallo nelle profondità del nostro pianeta.

Gli scienziati possono monitorare queste onde sismiche utilizzando una varietà di strumenti che rilevano anche deboli vibrazioni che passano attraverso la crosta e il nucleo terrestre. Studiando come cambia il comportamento di queste onde mentre attraversano l'interno del nostro pianeta, rivela dettagli su ciò che si trova nel profondo della Terra, lontano dalla nostra vista.

Ma la Terra non è l'unico posto nel nostro sistema solare che sperimenta l'attività sismica. Sia Marte che la luna subiscono anche terremoti, anche se per ragioni diverse rispetto a qui sulla Terra. Sismometri schierati sulla luna e, più recentemente, su Marte, stanno permettendo ai ricercatori di sondare gli interni di entrambi questi mondi lontani.

I risultati mostrano che mentre sulla superficie terrestre, Marte e la luna non sono uguali, sotto di essa hanno più cose in comune di quanto si possa sospettare, ma con alcune notevoli differenze.

Moonquakes

I terremoti lunari, come sono conosciuti sulla luna, sono prodotti a seguito di meteoroidi che colpiscono la superficie o dall'attrazione gravitazionale della Terra che schiaccia e allunga l'interno della luna, in modo simile all'attrazione delle maree della luna sugli oceani della Terra. Mentre l'interno lunare si raffredda, fa anche rimpicciolire e raggrinzire la luna come l'uva passa, causando altri terremoti mentre la crosta si deforma e si rompe. Il calore del sole può anche produrre terremoti termici a causa della differenza di temperatura nella crosta lunare quando la luna emerge dalla sua notte.

Cinque sismometri sono stati schierati sulla luna, lasciato dagli astronauti durante le missioni Apollo tra il 1969 e il 1972. Il primo sismometro lunare è stato installato da Neil Armstrong e Buzz Aldrin durante la missione Apollo 11. Dopo aver distribuito lo strumento, Aldrin calpestò la superficie lunare per verificare che funzionasse, con lo strumento che captava le onde prodotte dal suo piede.

Gli altri quattro sismometri furono lasciati da missioni successive e rimasero in funzione fino al 1977, cinque anni dopo la finale dell'Apollo, gli astronauti misero piede sulla superficie lunare. Ma circa 43 anni dopo, i loro dati sono ancora esaminati attentamente dagli scienziati.

SeisMo è un progetto che ha recentemente rianalizzato i dati. "Stavamo cercando di applicare una tecnica che è usata abbastanza comunemente sulla Terra, " ha detto il dottor Ceri Nunn, dal Jet Propulsion Laboratory della NASA in California, NOI, lo scienziato capo del progetto. "Se si incrocia il rumore tra le stazioni, puoi effettivamente vedere le onde che viaggiano tra di loro. La prima stazione è una sorgente, e la seconda stazione è un ricevitore."

Sfortunatamente, Il dottor Nunn non è stato in grado di rilevare modelli simili nei dati della luna. Ma quel fallimento ha rivelato qualcos'altro sulla luna, vale a dire che non sembra avere onde superficiali, che rimangono intrappolati negli strati superiori della roccia e rimbalzano. "Quell'onda sembra non esistere sulla luna, " ha detto il dottor Nunn.

Ciò suggerisce che lo strato superiore della superficie lunare è probabilmente altamente fratturato, e fino a 100 chilometri di spessore, entrambi i quali disturbano il movimento delle onde sismiche attraverso la superficie. "Questo strato altamente fratturato sta cambiando il modo in cui si comportano le onde sismiche, " ha detto il dottor Nunn.

Attualmente non ci sono sismometri attivi sulla luna. Ma ci sono proposte per inviare nuovi sismometri sulla superficie lunare in future missioni.

"Siamo interessati a utilizzare sismometri molto più piccoli, possibilmente consegnato da penetratori, che sono quasi come oggetti a forma di missile, " ha detto il dottor Nunn. "Si mette un sismometro molto piccolo nella parte posteriore e poi lo si lancia da un lander discendente o direttamente dalla Terra."

Domande

Mettere nuovi sismometri sulla luna potrebbe rispondere a diverse domande in sospeso, ad esempio perché ci sono grandi differenze strutturali tra il lato vicino della luna che punta verso di noi e il lato lontano che punta lontano.

'(Potrebbe essere) correlato alla struttura interna, " ha detto il dottor Nunn. "C'è una teoria (la luna) è stata colpita di nuovo dopo che si è formata da un'altra luna, ed è per questo che ottieni questa strana asimmetria. Sarebbe interessante esplorare la struttura interna. E per di più vorremmo limitare lo spessore del nucleo".

Comprendere questo potrebbe aiutare a dimostrare le teorie su come questi primi, impatti catastrofici nel periodo in cui si stavano formando la Terra e la Luna hanno contribuito a determinare le strutture che hanno oggi.

Su Marte, però, le cose sono un po' diverse. I terremoti non sono prodotti da interazioni di marea, ma dal pianeta che si raffredda e si contrae, producendo profonde sollecitazioni. Si ritiene che anche gli impatti dei meteoroidi abbiano un ruolo, proprio come sulla luna, inviando onde sismiche intorno al pianeta.

L'esistenza di terremoti non era mai stata dimostrata fino a quando i ricercatori non hanno fatto atterrare un sismometro sul pianeta rosso nel 2018 come parte della missione InSight della NASA. Il lander InSight Mars ha rilevato il primo terremoto definitivo in assoluto il 6 aprile 2019 utilizzando il suo strumento Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS), che era stato delicatamente posizionato sulla superficie dal braccio robotico del lander poco dopo essere atterrato il 26 novembre 2018. Da allora sono stati rilevati anche circa 500 eventi successivi.

Attività vulcanica

Sebbene la maggior parte dei terremoti sia stata relativamente piccola, alcuni di questi sono stati abbastanza grandi, quasi equivalenti a un terremoto di magnitudo 4, da essere ricondotti alla loro fonte, una zona conosciuta come Cerberus Fossae, circa 1, 600 chilometri a est di InSight. Si pensa che i terremoti siano causati dall'accumulo di stress mentre si allungano le fratture nella crosta marziana, forse per attività vulcanica.

Mentre i terremoti più grandi sembrano provenire dal mantello sotto la crosta marziana, si pensa che i marsquakes più piccoli inizino nella crosta stessa. La velocità delle onde sismiche nella crosta marziana superiore, però, nei primi otto-11 chilometri, sembra essere circa il 50% inferiore rispetto a rocce simili sulla Terra.

I ricercatori che fanno parte del progetto GeoInSight hanno studiato la geologia della superficie intorno al sito di atterraggio di InSight per capire meglio cosa potrebbe succedere. Hanno usato immagini e dati del Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) della NASA per studiare l'area di Elysium Planitia prima dell'arrivo di InSight.

Le immagini hanno rivelato che ci sono colate laviche da 200 a 300 metri sotto il lander, secondo il dottor Lu Pan dell'Università di Copenaghen, Danimarca, il coordinatore del progetto su GeoInsight. "Ma sotto quei flussi di lava, abbiamo rocce sedimentarie e rocce argillose a pochi chilometri di profondità, " lei disse.

Questa stratificazione è una spiegazione per la minore velocità delle onde sismiche, dice il dottor Pan, perché le rocce sedimentarie hanno un'elevata porosità che potrebbe rallentare le onde. Un'altra possibilità è che la crosta superiore sia stata pesantemente danneggiata e fratturata da impatti di meteoriti e altri processi, producendo più resistenza per le onde.

I risultati hanno anche implicazioni per alcuni degli altri risultati di InSight, ha osservato il dottor Pan. "Per esempio, una delle scoperte entusiasmanti di InSight è stato il campo magnetico, (che era) dieci volte più di quanto abbiamo osservato dall'orbita, " ha detto. " Avendo stabilito la stratigrafia (la stratificazione delle rocce), potremmo aiutare a mettere alcuni vincoli sulla provenienza del campo magnetico:stratigrafia precedente a 3,9 miliardi di anni (fa)."

Ronzio

Mentre InSight continuerà a sondare l'interno di Marte con il suo strumento SEIS, gli scienziati sono ansiosi di svelare anche il mistero di una strana lettura che sta rilevando.

"C'è questo ronzio a una frequenza specifica che si verifica quando c'è un altro evento, " ha detto il dottor Pan. "Non capiamo davvero cosa sia. A volte quando c'è un terremoto, vediamo che il ronzio viene dopo. Non abbiamo davvero un buon analogo sulla Terra".

Mentre InSight e i suoi strumenti ascoltano il funzionamento interno del pianeta rosso, potrebbe aiutare a rivelare la fonte di questo ronzio e rivelare cosa si cela veramente nel profondo di questo mondo alieno.