Pesquisadores que trabalham no Serviço Marsquake na ETH Zurique estão analisando as medições feitas pelo sismômetro da missão NASA InSight em um de nossos planetas vizinhos.
Por quase três anos, as únicas ondas sísmicas detectadas em Marte foram aquelas que se propagaram do foco do respectivo terremoto, ou hipocentro, pelas profundezas do planeta. No entanto, os pesquisadores esperavam o tempo todo por um evento que também gerasse ondas viajando ao longo da superfície do planeta. Sua espera foi finalmente recompensada em 24 de dezembro de 2021, quando um impacto de meteorito em Marte produziu o tipo de ondas de superfície que eles esperavam há muito tempo.
Características atípicas nas leituras do terremoto levaram os pesquisadores a suspeitar que sua fonte estava perto da superfície, então eles contataram colegas que estavam trabalhando com uma sonda orbitando Marte. E, de fato, imagens tiradas pelo Mars Reconnaissance Orbiter no final de dezembro de 2021 mostraram uma grande cratera de impacto a cerca de 3.500 quilômetros do InSight.
“A localização foi uma boa combinação com nossas estimativas para a fonte do terremoto”, diz Doyeon Kim, geofísico e cientista de pesquisa sênior do Instituto de Geofísica da ETH Zurique. Kim é o principal autor de um estudo que acaba de ser publicado na revista Science. Os pesquisadores também conseguiram identificar um impacto de meteorito a pouco menos de 7.500 quilômetros (cerca de 5.000 milhas) do InSight como a fonte de um segundo terremoto atípico.
Como o hipocentro de cada terremoto estava na superfície, eles geraram não apenas ondas sísmicas semelhantes a marsquakes registrados anteriormente nos quais os hipocentros estavam em maior profundidade, mas também ondas que se propagaram ao longo da superfície do planeta. “Esta é a primeira vez que ondas sísmicas de superfície foram observadas em um planeta diferente da Terra. Nem mesmo as missões Apollo à Lua conseguiram”, diz Kim.
O que torna as ondas sísmicas de superfície tão importantes para os pesquisadores é que elas fornecem informações sobre a estrutura da crosta marciana. Ondas de corpos sísmicos, que viajam pelo interior do planeta durante um terremoto, até agora forneceram informações sobre o núcleo e o manto de Marte, mas revelaram pouco sobre a crosta longe da sonda em si.
Um resultado surpreendente
“Até agora, nosso conhecimento da crosta marciana foi baseado em apenas uma medição de ponto único sob o módulo de aterrissagem InSight”, explica Kim. O resultado da análise das ondas superficiais o surpreendeu. Em média, a crosta marciana entre os locais de impacto e o sismômetro da InSight tem uma estrutura muito uniforme e alta densidade. Diretamente abaixo do módulo de pouso, no entanto, os pesquisadores haviam detectado anteriormente três camadas de crosta que implicavam uma densidade mais baixa.
As novas descobertas são notáveis porque a crosta de um planeta fornece pistas importantes sobre como esse planeta se formou e evoluiu. Como a própria crosta é o resultado de processos dinâmicos iniciais no manto e processos magmáticos subsequentes, ela pode nos contar sobre as condições de bilhões de anos atrás e a linha do tempo dos impactos, que eram particularmente comuns nos primeiros dias de Marte.
Kim explica como a nova medição foi feita: “A velocidade com que as ondas de superfície se propagam depende de sua frequência, que por sua vez depende de sua profundidade”. Ao medir as mudanças na velocidade nos dados sísmicos em diferentes frequências, é possível inferir como a velocidade muda em diferentes profundidades, porque cada frequência é sensível a diferentes profundidades. Isso fornece a base para estimar a densidade média da rocha, porque a velocidade sísmica também depende das propriedades elásticas do material através do qual as ondas viajam. Esses dados permitiram aos pesquisadores determinar a estrutura da crosta em profundidades entre cerca de 5 e 30 quilômetros abaixo da superfície de Marte.
Maior velocidade sísmica explicada
Por que, então, a velocidade média das ondas de superfície observada recentemente foi consideravelmente maior do que seria esperado com base na medição pontual anterior sob o módulo de aterrissagem Mars InSight? Isso se deve principalmente à superfície da rocha ou há outros mecanismos em jogo? Em geral, as rochas vulcânicas tendem a exibir velocidades sísmicas mais altas do que as rochas sedimentares. Além disso, os caminhos entre os dois impactos do meteorito e o local de medição passam por uma das maiores regiões vulcânicas do hemisfério norte de Marte.
Os fluxos de lava e o fechamento dos espaços porosos do calor criado por processos vulcânicos podem aumentar a velocidade das ondas sísmicas. “Por outro lado, a estrutura da crosta abaixo do local de pouso do InSight pode ter sido formada de uma maneira única, talvez quando o material foi ejetado durante um grande impacto meteorítico há mais de três bilhões de anos. Isso significaria a estrutura da crosta sob o módulo de pouso. provavelmente não é representativo da estrutura geral da crosta marciana”, explica Kim.
Resolvendo o mistério da dicotomia de Marte
A nova pesquisa também pode ajudar a resolver um mistério secular. Desde que os primeiros telescópios foram apontados para Marte, sabe-se que existe um forte contraste entre os hemisférios sul e norte do planeta. Enquanto a característica dominante do hemisfério sul é um planalto coberto por crateras de meteoritos, o hemisfério norte consiste principalmente de planícies vulcânicas planas que podem ter sido cobertas por oceanos no início da história do planeta. Essa divisão em terras altas do sul e terras baixas do norte é chamada de dicotomia de Marte.
“Do jeito que as coisas estão, ainda não temos uma explicação geralmente aceita para a dicotomia porque nunca conseguimos ver a estrutura profunda do planeta”, diz Domenico Giardini, professor de sismologia e geodinâmica da ETH Zurique. “Mas agora estamos começando a descobrir isso.” Os resultados iniciais parecem refutar uma das teorias difundidas para a dicotomia de Marte: as crostas no norte e no sul provavelmente não são compostas de materiais diferentes, como muitas vezes se supõe, e sua estrutura pode ser surpreendentemente semelhante em profundidades relevantes.
Uma longa espera pela onda
Os pesquisadores da ETH Zurich esperam mais resultados em breve. Em maio de 2022, a InSight observou o maior marsquake até hoje, com magnitude 5. Também registrou ondas sísmicas de superfície geradas por esse evento raso. Isso aconteceu bem a tempo, já que a missão InSight chegará ao fim em breve, agora que os painéis solares do módulo de pouso estão cobertos de poeira e está ficando sem energia. Uma análise inicial dos dados confirma as descobertas que os pesquisadores obtiveram dos outros dois impactos de meteoritos.
“É uma loucura. Estávamos esperando há tanto tempo por essas ondas e agora, apenas alguns meses após os impactos do meteorito, observamos esse grande terremoto que produziu ondas de superfície extremamente ricas. Elas nos permitem ver ainda mais profundamente na crosta, para uma profundidade de cerca de 90 quilômetros”, diz Kim.
Publicado em 30/10/2022 10h51
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