Ciencias

Inside Mars revelado por InSight

La planetología comparada acaba de dar un nuevo salto gracias a los datos de la misión InSight, en particular a través de la ondas sísmicas detectadas con el instrumento Six on Mars. Después de la Tierra y la Luna, conocemos por tanto la estructura interna de un nuevo planeta rocoso que también tiene corteza, manto y núcleo.

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El equipo internacional de planetólogos Misión NASA InSight acaba de publicar tres artículos en la revista Ciencia que muestran lo lejos que hemos llegado desde entonces las misiones vikingas de la década de 1970, el primero en comenzar a explorar Marte seriamente en tierra. Carl Sagan lamentablemente ya no está ahí para tomar nota de los resultados revelados en estos artículos (y comentarlos) que nos dicen que finalmente tenemos una primera imagen completa y precisa, tanto como sea posible ahora, de la estructura interna de Marte.

Planetólogos especializados en geología y la geofísica marciana ya había podido llegar a algunas conclusiones hace años, estudiando el campo de gravedad y topografía marciana, relacionando los datos en estas áreas con la información mineralógica y cosmoquímica proporcionada por el estudio de meteoritos marcianos (en ciencia planetaria como en astrofísica, la estructura microscópica del mundo y su estructura macroscópica mantienen fuertes vínculos causales). Por tanto, se supo que el espesor de la corteza del Planeta Rojo tenía que estar entre 30 y 100 kilómetros. Pero no pudimos ir muy lejos con otros datos sobre la estructura profunda de Marte, en el mejor de los casos dedujimos que debe haber un núcleo, con un radio estimado entre 1.400 y 2.000 kilómetros.

Artículos publicados en Ciencia por la colaboración de InSight se refiere a la corteza, a Saco y el esencial De marzo. El primero informa de varias discontinuidades físicas y quizás también químicas en la corteza marciana. como se explica un comunicado de prensa del CNRS, el primero tiene unos 10 km de profundidad y el geólogos Los marcianos sostienen que esto refleja la existencia de rocas muy desgastadas, resultado de una circulación de fluidos muy antigua. Abajo, habría una estructura geológica ligeramente alterada con una segunda discontinuidad alrededor de 20 km, luego una tercera, menos marcada, alrededor de 35 km.

Gravedad, campo magnético y sismología, sondas geofísicas internas

Un ingenioso análisis de ondas sísmicas hecho posible por la experiencia Seis (Experimento sísmico para estructuras interiores), tipo de hecho de tres sismómetros, ahora nos permite concluir que Marte tiene un núcleo ferroso líquido cuyo radio está entre 1.790 km y 1.870 km y que contiene elementos ligeros, como en el caso del núcleo de la Tierra. Pero como no hay nada más que un campo magnético fósil de la corteza terrestre en Marte, este núcleo líquido no contiene el equivalente de la geodinámica terrestre actual.

Por otro lado, el Saco Marciano parece consistir en una única capa mineral, similar al manto superior de la Tierra. Pero el análogo del manto inferior dominado por bridgemanita parece ausente, lo que tiene consecuencias para el estado convectivo del manto de Marte. como se explica Philippe Lognonne en un artículo de La conversación Francia, Profesor de Geofísica y Planetología en el Globe Physics Institute of Paris (IPGP) y quien es el investigador principal de Six en el Instituto de Física: “ Si existiera en Marte, tal capa habría “empujado” la convección y por lo tanto el vulcanismo, especialmente durante los primeros 500 millones de años. »

Llegamos a estas conclusiones buscando, en particular, hacer observaciones con miles de modelos digitales del manto y el núcleo marciano en función de varios parámetros ajustables, un poco como buscar las características exactas de un instrumento musical comparando el sonido producido por toda una familia de instrumentos supuestamente similar a lo que se escucha sin verlo. A esto se le llama resolución de un problema inverso en la jerga de fisicos matemáticos.

Aclaremos esto un poco.

Como en el caso de nuestro Planeta Azul, la revolución en la determinación de la estructura interna de Marte provino de sismología. Solo podemos tener un pensamiento conmovedor para los pioneros de esta ciencia a principios del siglo XX.y siglo que, al establecer sus bases teóricas y prácticas con sismómetros mecánicos y electromecánicos, hizo más generalizado el estudio de los planetas rocosos, pero también de estrellas como el Soleil, a través de la astrosismología. Incluso entonces, dicen, el brillante Geofísico, astrónomo y matemático británico Harold Jeffreys se preocupó por determinar el origen de los planetas y, por lo tanto, utilizó la Tierra como el único laboratorio disponible en su tiempo para desentrañar el misterio de su cosmogonía, lo que lo llevará a avanzar en la ciencia de la sismología hasta el punto de demostrar rigurosamente la ‘existencia de núcleo de tierra.

En el caso de la Tierra y Marte, para determinar su estructura interna, los planetólogos inicialmente pudieron apoyarse en el estudio del campo de gravitación de estos planetas y sus movimientos de rotación, y esto continúa hoy en día en combinación con el estudio de las ondas sísmicas.

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Distribuciones de importar dentro de los planetas es diferente en densidad, el campo de gravedad es necesariamente localmente fuera de los planetas, por lo que las medidas de gravimetria en la superficie, y movimientos de sonda especialmente precisos en orbita cruzando los valles y voladizos de las superficies equipotenciales del campo gravitacional generado por estos estrellas, ya permitió formarse ideas sobre lo que ocultaban las superficies de la Tierra y Marte.

También podemos tener en cuenta lo que llamamos tensor desde el momento deinercia de un planeta, que también depende de la distribución de la materia y la forma de un planeta. Inyectado en las famosas ecuaciones de Euler de un cuerpo sólido en rotación, determinará cómo el eje de rotación de un planeta sujeto a fuerzas gravitacionales externas, o cambios en la distribución de la materia debido, por ejemplo, temblores, cambiará con el tiempo. Así, el estudio de los movimientos del eje de rotación de la Tierra, que se manifiestan, por ejemplo, en forma deuna deriva de sus polos geográficos, también demostró ser invaluable por tener limitaciones en la estructura interna de nuestro Planeta Azul.

En caso de Misión InSight, está aquí inclinación y el precesión del eje de rotación de Marte que se utilizaron gracias al instrumento Elevación (Experiencia de rotación y estructura interna), lo que generó tensiones en el núcleo del planeta.

La misión espacial internacional marciana, InSight, pilotada por la Agencia Espacial de los Estados Unidos (NASA) despegó en mayo de 2018 desde la base de Vandenberg en California. Siete profesores-investigadores e investigadores del Laboratorio de Planetología y Geodinámica de Nantes (LPG – Universidad de Nantes – Universidad de Angers – CNRS) participan en esta misión, que tiene como objetivo evaluar la sismicidad de Marte y estimar el espesor de Marte. las diferentes capas que componen el Planeta Rojo. Una retrospectiva de la historia de la misión, sus limitaciones y sus desafíos científicos. Este documental fue producido en colaboración con el Polo Audiovisual y Multimedia de la Universidad de Nantes, Cnes y el Institut de Physique du Globe en París y especifica cómo el estudio de Marte es posible gracias a los instrumentos InSight. © UnivNantes

Six, un sismómetro excepcional

Hoy, más de 600 eventos sísmicos marcianos han sido registrados y analizados por el equipo internacional de Marte Terremoto Servicio (MQS) de la misión InSight, que eran conversadores. Los datos sísmicos cubren un año marciano (casi dos años terrestres) monitoreados diariamente por Six, que es un sismómetro de banda ancha excepcional. depositado por el brazo robótica de la sonda InSight en la superficie de Marte, un primo lejano evolucionó a partir de los sismómetros que alguna vez fueron transportados por las sondas Vikingo.

En la Tierra, hay miles de estaciones para medir ondas sísmicas, sus tipos, tiempos de llegada,energía asociado de modo que se pueda utilizar para localizar las fuentes de ondas sísmicas triangulación y también volver a la naturaleza y distribución de las rocas dentro de la Tierra. De hecho, dependiendo de la naturaleza de las rocas y sus condiciones físicas de temperatura y presión, los tipos de olas, tu frecuencias y los tiempos de viaje no son los mismos.

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En el caso de Marte, existe, por tanto, una sola estación para registrar las ondas sísmicas, y se encuentra en la superficie diferente a las de la Tierra, las cuales están enterradas y, por tanto, alejadas de la acción de aberturas. A pesar de que los de Marte son débiles y el ruido sísmico marciano es el mismo, es necesario filtrar hábilmente las señales registradas para considerar solo aquellas que son comunicativas dentro de Marte.

Seis en realidad contienen tres sismómetros principales, como explica Eric Beucler en el siguiente video (6:50). Esto permite volver en particular a la dirección de origen de las ondas sísmicas medidas. Sobre todo, los planetólogos han utilizado los cambios entre diferentes tipos de ondas y sus diferentes frecuencias y cambios de fase, ya sea que se propaguen en la superficie o se reflejen en las capas internas, que se verán en los tiempos de llegada. Ondas producidas por un solo terremoto, para iluminar la estructura interna de Marte (ver las explicaciones y gráficos además del video Periódico CNRS)

El 26 de noviembre de 2018, el módulo InSight aterrizó en suelo marciano. El principal objetivo de esta misión de la NASA fue instalar un sismómetro para registrar las vibraciones del Planeta Rojo. La superficie de Marte es bien conocida, gracias a los satélites, aunque hay muy pocos datos sobre el interior profundo; InSight es una misión decididamente orientada hacia el interior del planeta. Explicaciones avanzadas de Éric Beucler, profesor universitario del Laboratorio de Planetología y Geodinámica (LPG) de la Universidad de Nantes. © UnivNantes

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Prudencia Febo

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