Alla scoperta di tre miliardi di anni di storia di Marte grazie alle vibrazioni ambientali

Da quando la missione InSight della NASA è atterrata sul pianeta rosso nel novembre del 2018 mettendo in funzione un sismometro, il Servizio sismico su Marte – che è guidato dall’ETH di Zurigo e al quale partecipa anche il Servizio Sismico Svizzero (SED) – ha analizzato regolarmente i dati pervenuti. Su tale base, i ricercatori non hanno solo localizzato numerosi sismi su Marte, ma hanno impiegato i dati anche per formulare affermazioni sulla struttura interna del pianeta. Con questa procedura hanno caratterizzato crosta, mantello e nucleo, ma non hanno potuto far luce sulle strutture prossime alla superficie. Questo ambito è tuttavia di particolare interesse per comprendere la storia geologica di Marte.

Lo studio più recente non sfrutta quindi i segnali dei sismi sul pianeta rosso per indagarne il sottosuolo, ma si basa sul rumore sismico ambientale comunque rilevato anche nei periodi senza scosse. Sul nostro pianeta quest’ultimo è caratterizzato dalle onde degli oceani, dal vento e dalle attività antropiche. Negli ultimi decenni, il SED ha sviluppato metodi per l’analisi delle vibrazioni ambientali che applica per esaminare la struttura geologica locale e stabilire se il sottosuolo di una determinata zona tende a smorzare o ad amplificare le onde sismiche. Questo è importante non solo per quantificare la pericolosità sismica di un luogo, ma anche per analizzare le zone franose instabili sui monti o presso laghi.

Su Marte l’origine del rumore sismico è il vento, che genera onde sismiche attraverso l’interazione con la superficie del pianeta. La valutazione di tali vibrazioni ambientali consente ora per la prima volta di ottenere informazioni sul sottosuolo marziano e la sua storia in una fascia che va da poche dozzine fino a un paio di centinaia di metri di profondità. Diversamente dalla Terra, su Marte non c’è mai stata una tettonica delle placche attiva: la sua forma è plasmata da fasi di vulcanismo attivo che ricoprono ampie regioni con plateau basaltici. Le nuove analisi lo chiariscono ulteriormente, evidenziando un primo strato di sabbia (regolith) spesso circa tre metri e uno strato di roccia sciolta spesso circa 20 frastagliato da migliaia di impatti meteoritici. Seguono due strati di flussi lavici che hanno ricoperto il pianeta rispettivamente 1,7 e 3,6 miliardi di anni fa. A una profondità compresa tra i 30 e i 75 m circa, sono interrotti da uno strato sedimentario. Questa struttura, che ricorda una torta a più strati, fornisce un quadro sismico molto specifico. Ciò ha consentito ai ricercatori di ricostruire per la prima volta i principali eventi geologici degli ultimi 3 miliardi di anni della storia di Marte.

Quando un giorno l’uomo atterrerà sul suolo del pianeta rosso, dovrà sapere cosa ci sarà sotto ai suoi piedi. Di particolare interesse è la questione dell’eventuale presenza di acqua in tali strati prossimi alla superficie. I risultati delle ultime ricerche indicano che le tecniche e le procedure messe a punto sulla Terra potranno contribuire a rispondere a questa domanda.

Hobiger, M., Hallo, M., Schmelzbach, C. et al. The shallow structure of Mars at the InSight landing site from inversion of ambient vibrations. Nat Commun 12, 6756 (2021).

https://doi.org/10.1038/s41467-021-26957-7