¿Por qué una mitad de Marte es tan diferente a la otra? ‘Marsquakes’ puede haber revelado la respuesta

Marte alberga quizás el mayor misterio del sistema solar: el llamado Dicotomía marcianaque ha desconcertado a los científicos desde su descubrimiento en la década de 1970.

Las tierras altas del sur de Marte (que cubren aproximadamente dos tercios de la superficie del planeta) se elevan hasta 5 o 6 kilómetros más que las tierras bajas del norte. En ningún otro lugar del sistema solar vemos un contraste tan grande y marcado a esta escala.

¿Qué causó esta dramática diferencia? Los científicos han estado divididos sobre si fue el resultado de factores externos, como una colisión con un enorme asteroide del tamaño de una luna, o internos, como el flujo de calor a través del interior fundido del planeta.

En una nueva investigación publicado en Cartas de investigación geofísicaanalizamos los terremotos detectados por el módulo de aterrizaje Insight de la NASA, ubicado cerca de la frontera que separa los dos lados de la dicotomía. El estudio de cómo viajan las vibraciones del marsismo reveló evidencia de que el origen de la dicotomía marciana se encuentra en las profundidades del planeta rojo.

La dicotomía marciana

La altitud no es la única diferencia entre los dos lados de la dicotomía marciana.

Las tierras altas del sur están plagadas de cráteres y surcadas de flujos congelados de lava volcánica. En contraste, la superficie de las tierras bajas del norte es lisa y plana, casi libre de cicatrices visibles y otras características significativas.

A partir de mediciones geofísicas y astronómicas, también sabemos que la corteza de Marte es significativamente más gruesa debajo de las tierras altas del sur. Es más, las rocas del sur están magnetizadas (lo que sugiere que datan de una era antigua cuando Marte tenía un campo magnético global), mientras que las de las tierras bajas del norte no lo están.

La dicotomía marciana se descubrió en la década de 1970, cuando las imágenes de las sondas Viking mostraron una diferencia en altura y densidad de los cráteres de impacto.

La densidad superficial de los cráteres (el número de cráteres por unidad de área) se puede utilizar para calcular la edad de las rocas superficiales: cuanto más antigua es la superficie, más cráteres. Así pues, las tierras altas del sur parecen ser más antiguas que las tierras bajas del norte.

Los científicos también creen que alguna vez hubo un vasto océano de agua líquida en Marte, probablemente en la misma región que las tierras bajas del norte.

Hay mucho debate sobre esto porque la existencia o ausencia de sedimentos, accidentes geográficos y ciertos minerales que se forman cuando la tierra está cubierta por un océano se utilizan como evidencia principal a favor y en contra. La existencia de agua líquida es un requisito previo para la vida, por lo que no es difícil comprender el interés de la comunidad científica y las agencias espaciales por este problema.

¿Espacio exterior o fuerzas interiores?

El origen de la dicotomía marciana ha sido un enigma de larga data en la ciencia planetaria. ¿Qué tipo de proceso natural, fenómeno, fuerza cósmica o catástrofe gradual o violenta en la fase temprana de Marte (dada la edad de las rocas en la superficie) podría ofrecer una respuesta a esta pregunta?

Han surgido dos hipótesis principales.

El primero es el llamado endógeno hipótesis. Esto sostiene que la diferencia en la transferencia de calor a través del ascenso de material más cálido y el hundimiento de material más frío dentro del manto marciano condujo a una dicotomía visible en su superficie.

El segundo es el exógeno hipótesis, según la cual la causa de la dicotomía proviene del espacio. Esto significaría el impacto catastrófico de un solo cuerpo del tamaño de una luna o de varios cuerpos más pequeños, remodelando la superficie del planeta.

martemotos

En la Tierra, podemos utilizar datos de cientos e incluso miles de sismómetros para triangular la ubicación de un terremoto.

En Marte, solo tenemos datos de un único instrumento en el módulo de aterrizaje Insight. Para encontrar la ubicación de un terremoto, debemos confiar en medir la diferencia en el tiempo de llegada entre diferentes tipos de vibraciones (llamadas ondas P y S).

Esto nos permite calcular la distancia hasta el terremoto. También podemos determinar la dirección del terremoto observando el movimiento de las partículas en el suelo.

Una vez que creamos un sistema para identificar marsismos a partir de los datos de Insight, lo comparamos con eventos conocidos, como impactos de meteoritos detectados por cámaras satelitales. Descubrimos que nuestros métodos apuntaban de manera confiable a un grupo de martemotos en la región de Terra Cimmeria en las tierras altas del sur.

A continuación estudiamos cómo las ondas S perdían energía a medida que viajaban a través de las rocas de las tierras altas del sur. También hicimos cálculos similares para terremotos observados anteriormente en la región de Cerberus Fossae en las tierras bajas del norte.

La comparación de estos dos mostró que las olas perdían energía más rápidamente en las tierras altas del sur. La explicación más probable es que la roca debajo de las tierras altas del sur esté más caliente que en el norte.

Lo que los terremotos nos dicen sobre la dicotomía

Esta diferencia de temperatura entre las dos mitades de la dicotomía respalda la idea de que la división fue causada por fuerzas internas en Marte, no por algún impacto externo.

La explicación completa de por qué es bastante compleja. Para simplificar, los científicos han creado modelos de cómo podría haberse formado la dicotomía basándose en un desnivel inicial en la corteza de Marte hace mucho tiempo.

En un momento, Marte tenía placas tectónicas en movimiento como las de la Tierra. El movimiento de estas placas y la roca fundida debajo de ellas podría haber creado algo así como la dicotomía, que luego quedó congelada en su lugar cuando las placas tectónicas dejaron de moverse para formar lo que los científicos llaman una «tapa estancada» en el interior fundido del planeta.

Estos eventos pueden haber permitido patrones de convección en la roca fundida que pueden explicar la dicotomía que vemos hoy, con afloramientos debajo de las tierras altas del sur y descendentes debajo de las tierras bajas del norte.

Nuestra evidencia de marsismo de una diferencia de temperatura a través de la dicotomía es consistente con estos modelos.

Para responder de manera concluyente a la pregunta de qué causó la dicotomía marciana, necesitaremos más datos sobre el terremoto, así como modelos detallados de cómo se formó Marte y comparaciones con la Tierra y otros planetas. Sin embargo, nuestro estudio revela una nueva e importante pieza del rompecabezas.

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