Uma sonda imóvel como uma tartaruga atarracada na superfície de Marte finalmente forneceu uma imagem abrangente da estrutura interna do planeta vermelho.
A sonda Mars InSight mediu cerca de 733 marsquakes e usou informações de 35 deles para formar uma imagem da crosta, manto e núcleo. É a primeira vez que dados sísmicos são usados para sondar o interior de um planeta diferente da Terra, e um grande passo para a compreensão da evolução dos planetas rochosos do Sistema Solar.
Esses terremotos revelaram a espessura e a estrutura da crosta e do manto, além de um núcleo líquido de baixa densidade surpreendentemente grande. Os resultados foram descritos em três artigos publicados na Science; eles representam um feito absolutamente impressionante de engenhosidade científica e trabalho árduo.
“Este estudo é uma chance única na vida”, disse o sismólogo planetário Simon Stähler, da ETH Zurich, na Suíça.
“Os cientistas levaram centenas de anos para medir o núcleo da Terra; depois das missões Apollo, eles demoraram 40 anos para medir o núcleo da Lua. O InSight levou apenas dois anos para medir o núcleo de Marte.”
Tremores são coisas maravilhosas, realmente. Eles se propagam a partir de seu ponto de origem, propagando-se pelo planeta, lua ou estrela, e saltando ao redor. A forma como essas ondas sísmicas se propagam e refletem em certos materiais permite que os sismólogos mapeiem o interior dos objetos hospedeiros.
Até há relativamente pouco tempo, não se pensava que Marte fosse particularmente geologicamente ativo. Não possui placas tectônicas, mas uma discreta camada crustal. Embora existam antigas regiões vulcânicas, novas atividades vulcânicas não foram observadas. Também não tem um campo magnético global, que na Terra é gerado por um dínamo – um fluido interno em rotação, convecção e eletricamente condutor (o núcleo) que converte energia cinética em energia magnética, girando o campo magnético para o espaço.
No entanto, observações recentes sugeriram que o planeta vermelho não está tão morto quanto pensávamos. Houve indícios de atividade vulcânica. E, em abril de 2019, o InSight detectou seus primeiros estrondos vindos do interior de Marte – finalmente, evidências diretas de marsquakes.
Desde então, mais de 700 marsquakes foram catalogados – cerca de 35 dos quais eram fortes o suficiente para mapeamento sísmico, mesmo trabalhando com as limitações do InSight: Aqui na Terra, o mapeamento sísmico é realizado usando várias estações de monitoramento. O InSight é apenas uma única sonda.
“As ondas sísmicas diretas de um terremoto são um pouco como o som de nossas vozes nas montanhas: elas produzem ecos”, explicou o sismólogo planetário Philippe Lognonné, da Universidade de Paris, na França.
“E foram esses ecos, refletidos no núcleo, ou na interface crosta-manto ou mesmo na superfície de Marte, que procuramos nos sinais, graças à sua semelhança com as ondas diretas.”
Começando de fora para dentro, o primeiro artigo caracteriza a espessura da crosta marciana, com base na espessura da crosta no local do InSight. Eles descobriram que, em média, a crosta tem algo entre 24 e 72 quilômetros (15 a 45 milhas) de espessura e consiste em pelo menos duas camadas.
A camada superior é inesperadamente porosa, descobriram os pesquisadores, e a crosta no local de aterrissagem é inesperadamente fina. Isso sugere uma alta proporção de elementos radioativos na crosta, o que significa que podemos ter entendido mal a composição da crosta em modelos anteriores.
“O que a sismologia pode medir são principalmente contrastes de velocidade. Essas são diferenças na velocidade de propagação das ondas sísmicas em diferentes materiais”, disse Brigitte Knapmeyer-Endrun, da Universidade de Colônia, na Alemanha.
“Muito parecidos com a ótica, podemos observar fenômenos como reflexão e refração. Em relação à crosta, também nos beneficiamos do fato de a crosta e o manto serem formados por rochas diferentes, com forte salto de velocidade entre eles”.
O próximo artigo sondou o manto e descobriu que ele consiste em uma única camada de rocha, com a litosfera sólida se estendendo entre 400 e 600 quilômetros. Isso contrasta com a litosfera da Terra, que tem cerca de 100 quilômetros de espessura; no entanto, ambas as litosferas provavelmente têm uma região inferior onde o material começa a derreter um pouco e se move lentamente.
Como a crosta, o manto de Marte também é provavelmente enriquecido com elementos radioativos.
“Os dados sísmicos confirmaram que Marte provavelmente já foi completamente derretido antes de se dividir na crosta, manto e núcleo que vemos hoje, mas que são diferentes dos da Terra”, disse o geofísico Amir Khan, da ETH Zurich.
“A espessa litosfera se encaixa bem no modelo de Marte como um ‘planeta de uma placa’.”
Finalmente, o terceiro artigo investigou o núcleo marciano e seus limites. Em primeiro lugar, os pesquisadores descobriram que o manto de Marte provavelmente tem apenas uma camada, em contraste com as duas camadas do manto da Terra.
Em segundo lugar, o núcleo é muito maior do que pensávamos anteriormente, com um raio de cerca de 1.830 quilômetros. Isso é enorme – mais da metade do raio planetário de 3.390 quilômetros e 200 quilômetros maior do que se pensava.
Os dados sísmicos também sugerem que o núcleo é líquido, embora o tamanho maior indique que tem uma densidade menor do que se pensava anteriormente. Isso significa que o núcleo provavelmente possui elementos mais leves, como enxofre, oxigênio, carbono e hidrogênio, além de ferro e níquel, o que tem implicações para a mineralogia da fronteira núcleo-manto.
Essa informação pode nos ajudar a descobrir como Marte perdeu seu dínamo e o campo magnético associado – informações que podem, por sua vez, nos ajudar a entender melhor os dínamos planetários e os campos magnéticos em geral, e os da Terra em particular.
“A missão InSight foi uma oportunidade única de capturar esses dados”, disse o sismólogo e geocientista Domenico Giardini, da ETH Zurich.
“Mas estamos longe de terminar de analisar todos os dados – Marte ainda nos apresenta muitos mistérios, principalmente se ele se formou ao mesmo tempo e com o mesmo material de nossa Terra.”
Publicado em 23/07/2021 17h28
Artigo original:
Estudo original:
- https://science.sciencemag.org/content/373/6553/434
- https://science.sciencemag.org/content/373/6553/438
- https://science.sciencemag.org/content/373/6553/443