Come riportato in questi articoli, alla fine di settembre 2019 InSight aveva già registrato 174 eventi. Le misurazioni proseguono: sinora sono stati registrati oltre 450 martemoti (un evento al giorno in media), ancora non analizzati in dettaglio. I dati consentono ai ricercatori di osservare in che modo le onde sismiche attraversano il pianeta, svelando le caratteristiche del suo interno, proprio come una TAC fornisce informazioni sul corpo del paziente. Prima dell’atterraggio di InSight, erano stati sviluppati diversi modelli possibili per rappresentare la struttura interna del pianeta rosso. Già dopo alcuni mesi, i martemoti registrati consentono di migliorare la comprensione della struttura del pianeta e ridurre le incertezze.

Gli eventi sismici su Marte sono simili a quelli che si verificano sulla Terra, ma generalmente di magnitudo inferiore. I 174 martemoti registrati possono essere suddivisi in due categorie: una comprende 24 eventi di bassa frequenza e magnitudo fra 3 e 4, come documentato negli articoli, con onde che si propagano attraverso il mantello di Marte. La seconda comprende 150 eventi di magnitudo inferiore, con ipocentro più superficiale e onde di alta frequenza intrappolate nella crosta del pianeta. “I martemoti presentano caratteristiche simili a quelle osservate sulla Luna durante le missioni Apollo, con segnali di lunga durata (10-20 minuti) dovuta alle proprietà di scattering della crosta marziana”, spiega il Prof. Giardini. In generale, comunque – aggiunge – interpretare i martemoti è molto difficile, e spesso è possibile individuare solo la distanza, ma non la direzione di provenienza delle onde sismiche.

InSight apre una nuova era per la sismologia planetaria. Le prestazioni del sismometro SEIS sinora hanno ampiamente superato le aspettative, considerando le condizioni avverse sul pianeta, con escursioni termiche giornaliere da -80 a 0 °C e forti variazioni del vento. Durante il giorno, il vento scuote fortemente il modulo di atterraggio e la strumentazione di InSight, causando alti livelli di vibrazioni ambientale. Quando invece il vento cala al tramonto, è possibile registrare i dati sismici più indisturbati mai raccolti nel sistema solare. Di conseguenza, la maggior parte degli eventi sismici registrati da SEIS sono avvenuti durante le tranquille ore notturne. A causa delle condizioni ambientali ostili, è necessario distinguere accuratamente tra eventi sismici e segnali originati dai movimenti del modulo di atterraggio, da altri strumenti o da perturbazioni atmosferiche.

Le percussioni dello strumento HP3 (un altro esperimento di InSight) e il passaggio ravvicinato di turbini d’aria (mulinelli di polvere), registrati da SEIS, consentono di tracciare le proprietà fisiche degli strati meno profondi del suolo, appena sotto la stazione. Ora sappiamo che il veicolo si è posato su uno strato sottile di sabbia profondo solo pochi metri, al centro di un antico cratere meteoritico largo 20 metri. A profondità maggiori, la crosta di Marte presenta caratteristiche paragonabili a quelle dei massicci rocciosi cristallini terrestri, ma sembra maggiormente fratturata. La propagazione delle onde sismiche suggerisce che il mantello superiore abbia caratteristiche di attenuazione maggiori rispetto a quello inferiore.

InSight si trova in una regione piuttosto tranquilla di Marte, visto che sinora non sono stati registrati eventi sismici nelle sue vicinanze. I tre sismi più forti sono stati localizzati nella regione delle Cerberus Fossae, a circa 1500 km di distanza. Si tratta di una fossa tettonica causata dal peso dell’Elysium Mons, il più grande vulcano nell’area dell’Elysium Planitia. Ciò fornisce una solida prova del fatto che l’attività sismica su Marte non è conseguenza solo del raffreddamento e quindi della contrazione del pianeta, ma è indotta anche da sollecitazioni tettoniche. L’energia sismica totale rilasciata su Marte si colloca per entità tra quella della Terra e quella della Luna.

In maniera complementare ad altre misurazioni eseguite da InSight, SEIS ha fornito dati preziosi per capire meglio i processi meteorologici del pianeta. La sensibilità dello strumento ai venti e alla pressione atmosferica, ha consentito di identificare fenomeni meteorologici caratteristici di Marte, inclusi i numerosi mulinelli di polvere che passano vicino al veicolo ogni pomeriggio.

Nature Geoscience ha pubblicato di recente una serie di articoli con maggiori dettagli sull’analisi sismica e le ulteriori scoperte della missione InSight, consultabili qui: The seismicity of Mars, Crustal and time-varying magnetic fields at the InSight landing site on Mars, The atmosphere of Mars as observed by InSight, Initial results from the InSight mission on Mars. 

Maggiori informazioni sulla missione NASA InSight: https://mars.nasa.gov/insight/ e sul ruolo del PF di Zurigo riguardo alla stazione InSight: www.insight.ethz.ch

Un macchinario unico al mondo

LabQuake espone campioni di roccia delle dimensioni massime di 7.6 cm alle condizioni di funzionamento degli impianti termici di profondità: temperature fino a 170 °C e una pressione di confinamento pari a 170 Mpa, che corrisponde approssimativamente a 1678 atmosfere o a una colonna d’acqua alta 17.3 km. La forza massima che gli scienziati possono applicare sui campioni di roccia equivale al peso di 125 SUV di medie dimensioni (approssimativamente 2500 kN).

Una delle prime applicazioni di LabQuake sarà la ripetizione di esperimenti su campioni di roccia raccolti nei laboratori di ricerca sotterranei. LabQuake integra in maniera ideale gli esperimenti condotti su scala decametrica nel quadro del progetto ISC di stimolazione e circolazione in situ presso il passo del Grimsel (Grimsel In-Situ Stimulation and Circulation Project ISC). Gli scienziati testano ipotesi tratte da questo progetto riproducendole in scala ridotta con LabQuake. In seguito, le nuove scoperte vengono riportate alla scala naturale e applicate nel quadro di esperimenti sul campo condotti presso il laboratorio sotterraneo per le geoenergie di Bedretto (Bedretto Laboratory for Geoenergies). LabQuake colma dunque le lacune fra progetti di scale differenti, contribuendo a migliorarne precisione e performance.

I costi per LabQuake ammontano approssimativamente a 1.2 milioni di franchi svizzeri e sono stati coperti attraverso il fondo per le start-up della cattedra Wiemer, con contributi del programma R’Equip del FNS per l’acquisto di apparecchiature, così come del programma di acquisto apparecchiature dell’ETH e del dipartimento di Scienze della Terra.

Qui è possibile vedere il video in time-lapse della consegna di LabQuake al SED.

Ad attirare maggiormente l’attenzione della popolazione è stato uno sciame sismico verificatosi nel Vallese con 16 scosse percettibili, per le quali sono giunte complessivamente circa 2’000 segnalazioni. Nella prima metà di novembre si sono verificate a nord di Sion, tra Anzère e il Colle del Sanetsch, complessivamente più di 300 scosse, le due più forti con magnitudo di 3.3. Dalle prime analisi è emerso che durante queste sequenze si sono attivate contemporaneamente più faglie che si influenzavano reciprocamente. L’attività sismica sulla penisola di Bodanrück nei pressi di Costanza (D) è invece riconducibile all’attivazione di una singola struttura nel sottosuolo. Qui tutte le scosse hanno evidenziato un meccanismo di frattura simile. Questo sciame formato complessivamente da sette scosse percettibili è riconducibile a una fossa tettonica  sismicamente attiva nella regione Hegau-Lago di Costanza.

La scossa più forte del 2019, con una magnitudo di 4.2, si è verificata alla fine di maggio nel quadro di uno sciame sismico presso Novel (F). Solo su questo evento, il SED ha ricevuto dalla popolazione ben 600 segnalazioni. La seconda scossa più forte, con una magnitudo di 3.7, è stata avvertita durante lo sciame presso Costanza (D). Con 410 scosse, la sequenza di Courmayeur (I) nei pressi del massiccio del Monte Bianco (già attiva da diverso tempo) vanta la quantità maggiore di eventi nel 2019. 

Il numero complessivo di 1’670 scosse registrate rappresenta un nuovo record. Oltre all’intensa attività sismica dello scorso anno, questo record è anche una conseguenza del costante sviluppo e ammodernamento della rete di misurazione sismica. Per le sismologhe e i sismologi un maggiore numero di scosse registrate è utile perché consente non solo di rappresentare il sottosuolo e la tettonica delle Alpi in modo sempre più dettagliato, ma anche di migliorare le basi per le future analisi della pericolosità e dei rischi sismici.

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