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Il lander InSight Mars della NASA ha rilevato le onde sismiche di quattro rocce spaziali che si sono schiantate su Marte nel 2020 e nel 2021.
Questi non solo rappresentano i primi impatti rilevati dal sismometro del veicolo spaziale da quando InSight è atterrato su Marte nel 2018, ma segna anche la prima volta che le onde sismiche e acustiche di un impatto sono state rilevate sul pianeta rosso, uno sviluppo che fornisce agli scienziati un nuovo modo per studiare la crosta, il mantello e il nucleo di Marte.
Un nuovo studio pubblicato su Nature Geoscience —di cui Ingrid Daubar, professoressa assistente (ricerca) di scienze della Terra, dell'ambiente e dei pianeti della Brown University, è coautrice — descrive in dettaglio gli impatti, che variavano tra 53 e 180 miglia dalla posizione di InSight, una regione di Marte chiamata Elysium Planitia.
"E 'stato super eccitante", ha ricordato Daubar degli impatti. "Le mie immagini preferite sono quelle dei crateri stessi. Dopo tre anni di attesa per un impatto, quei crateri sembravano bellissimi."
Dei quattro meteoroidi confermati, che è il termine usato per le rocce spaziali prima che colpissero il suolo, il primo che il team ha trovato ha fatto l'ingresso più drammatico:è entrato nell'atmosfera di Marte il 5 settembre 2021, esplodendo in almeno tre frammenti che ognuno ha lasciato dietro di sé dei crateri.
Quando il Mars Reconnaissance Orbiter della NASA ha sorvolato il sito di impatto stimato per confermare la posizione, ha utilizzato la sua telecamera contestuale in bianco e nero per rivelare tre punti scuri sulla superficie. Dopo aver individuato questi punti, il team dell'orbiter ha utilizzato la fotocamera dell'esperimento scientifico di imaging ad alta risoluzione per ottenere un primo piano a colori dei crateri. C'è anche l'audio degli impatti disponibili.
Dopo aver esaminato i dati precedenti, è stato confermato che altri tre impatti si verificano il 27 maggio 2020; 18 febbraio 2021; e 31 agosto 2021.
"Avere una posizione davvero precisa per la fonte degli impatti calibra tutti gli altri dati per la missione", ha detto Daubar. "Questo convalida le stime che abbiamo fatto e ci consentirà di farlo in modo più preciso... Ci dice anche molto sul processo di impatto stesso e sui risultati sismici. Non l'abbiamo mai visto prima."
I ricercatori si sono chiesti perché non hanno rilevato più impatti di meteoroidi su Marte. Il pianeta rosso si trova vicino alla cintura principale di asteroidi del sistema solare, che fornisce un'ampia scorta di rocce spaziali per sfregiare la superficie del pianeta. Poiché l'atmosfera di Marte è spessa solo l'1% di quella terrestre, più meteoroidi la attraversano senza disintegrarsi.
Inoltre, il sismometro di InSight ha rilevato più di 1.300 "marsquake". Fornito dall'agenzia spaziale francese, il Centre National d'Études Spatiales, lo strumento è così sensibile da poter rilevare le onde sismiche a migliaia di chilometri di distanza. Ma l'evento del 5 settembre 2021 segna la prima volta che è stato rilevato un impatto.
Il team di InSight sospetta che altri impatti possano essere stati oscurati dal rumore del vento o dai cambiamenti stagionali nell'atmosfera. Ora che la firma sismica distintiva di un impatto su Marte è stata scoperta, gli scienziati si aspettano di trovare più nascondigli nei quasi quattro anni di dati di InSight.
Passione planetaria
Per Daubar, che oltre al suo ruolo in Brown è una ricercatrice presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA che guida l'Impact Cratering Working Group sulla missione InSight, vede il potenziale dei dati per consentire ulteriori studi su altri pianeti, inclusa la Terra.
"In un senso più ampio, il motivo per cui studiamo altri pianeti è capire meglio il nostro pianeta", ha affermato.
Daubar è stata assistente professore di scienze planetarie alla Brown per tre anni, ma la sua curiosità cosmica si è sviluppata molto prima.
"Sono stato abbastanza fortunato che la mia scuola superiore pubblica a East Lyme, nel Connecticut, avesse un planetario", ha detto Daubar. "Ha acceso il mio interesse per l'astronomia e lo spazio."
Al college, si è laureata in astronomia alla Cornell University. Ha continuato a guadagnare un dottorato di ricerca. in scienze planetarie presso l'Università dell'Arizona ed è diventato ricercatore presso il JPL.
"Adoro i crateri", ha detto Daubar. "Penso che siano uno dei processi planetari più eccitanti che possiamo studiare."
Daubar è tra le diverse centinaia di scienziati e ingegneri in tutto il mondo che contribuiscono alla missione InSight, ha affermato.
"Sono una persona visiva e ho lavorato molto con le telecamere", ha detto, "quindi per me avere l'evidenza visiva di questo fenomeno fisico è davvero eccitante. In realtà abbiamo immagini 'prima e dopo'. È così bello per me che la superficie di questa pianta stia cambiando in questo momento. Non è un processo geologico antico."
La scienza dietro gli scioperi
I dati degli impatti del meteoroide offrono vari indizi che aiuteranno i ricercatori a comprendere meglio Marte.
"Abbiamo tonnellate di dati, il che è davvero eccitante per gli scienziati", ha detto Daubar. "Abbiamo esplorato molto il pianeta. Ci sono molte cose che sappiamo e molte che non sappiamo."
La maggior parte dei terremoti è causata da rocce sotterranee che si rompono a causa del calore e della pressione. Studiare come le onde sismiche risultanti cambiano mentre si muovono attraverso materiali diversi offre agli scienziati un modo per studiare la crosta, il mantello e il nucleo di Marte.
I quattro impatti finora confermati hanno prodotto piccoli terremoti di magnitudo non superiore a 2,0. Ciò non fornisce agli scienziati uno sguardo più profondo della crosta marziana, mentre i segnali sismici provenienti da terremoti più grandi, come il terremoto di magnitudo 5 verificatosi nel maggio 2022, possono rivelare dettagli del mantello e del nucleo del pianeta.
"Questi impatti particolari sono davvero piccoli e vicini:non hanno attraversato il mantello e il nucleo", ha detto Daubar. "Ma ci consente di utilizzare questa conoscenza per l'intero catalogo di eventi con una nuova comprensione da questi punti dati sul luogo e sulla fonte."
È importante sottolineare che gli impatti saranno fondamentali per perfezionare la linea temporale di Marte.
"Gli impatti sono gli orologi del sistema solare", ha affermato Raphael Garcia, dell'Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace di Tolosa, in Francia, che è l'autore principale dello studio. "Dobbiamo conoscere il tasso di impatto oggi per stimare l'età di diverse superfici."
Gli scienziati possono approssimare l'età della superficie di un pianeta contando i suoi crateri da impatto. Su Marte, la superficie ha avuto più tempo per accumulare crateri da impatto di varie dimensioni perché il pianeta è privo del movimento della placca tettonica e del vulcanismo attivo che rinnova costantemente la superficie, come accade sulla Terra. Calibrando i modelli statistici in base alla frequenza con cui vedono gli impatti che si verificano ora, gli scienziati possono stimare quanti altri impatti si sono verificati prima nella storia del sistema solare.
"La sismologia è un modo in cui possiamo dire cosa c'è all'interno di un pianeta", ha spiegato Daubar. "La missione InSight è la prima missione a studiare effettivamente l'interno del pianeta."
I dati di InSight, in combinazione con le immagini orbitali, possono essere utilizzati per ricostruire la traiettoria di un meteoroide e quanto fosse grande la sua onda d'urto. Ogni meteoroide crea un'onda d'urto quando colpisce l'atmosfera e un'esplosione quando colpisce il suolo. Questi eventi inviano onde sonore attraverso l'atmosfera. Più grande è l'esplosione, più l'onda sonora inclina il suolo quando raggiunge InSight. Il sismometro del lander è abbastanza sensibile da misurare quanto il terreno si inclina da un tale evento e in quale direzione.
"Stiamo imparando di più sul processo di impatto stesso", ha affermato Garcia. "Ora possiamo abbinare diverse dimensioni di crateri a specifiche onde sismiche e acustiche". + Esplora ulteriormente
