Temblores sísmicos en Marte revelan un antiguo sistema de magma similar al de la Tierra

Durante décadas, la imagen científica de Marte fue la de un mundo desértico muerto. Su campo magnético existe solo en parches dispersos, sus lagos y ríos se secaron hace mucho tiempo, la actividad volcánica superficial se detuvo hace eones y su corteza es una capa completa e ininterrumpida, muy diferente del sistema de placas tectónicas móviles de la Tierra, según la comprensión científica previa.

Los científicos habían interpretado esta capa como una "tapa estancada", creyendo que cualquier actividad magmática profunda habría sido relativamente simple y localizada, muy diferente de la vasta y duradera red de conductos de roca fundida de la Tierra.

Sin embargo, temblores sísmicos registrados en las profundidades de Marte sugieren lo contrario, según un estudio publicado en Nature Astronomy.

"Tradicionalmente, se pensaba que la corteza compleja rica en sílice requería tectónica de placas y diferenciación magmática impulsada por subducción", dijo a ScienceAlert el sismólogo de la Universidad de Bristol Tobermory Mackay-Champion, quien estaba en la Universidad de Oxford durante el estudio. "Nuestro estudio sugiere en cambio que Marte puede construir corteza compleja a través de sistemas magmáticos transcorticales de larga duración, donde el magma derivado del manto se almacena, diferencia, mezcla y asimila dentro de la corteza. Eso significa que el reciclaje de placas no es la única ruta para hacer corteza evolucionada en planetas rocosos calientes", explicó.

Las diferencias entre la Tierra y Marte se han utilizado durante mucho tiempo para interrogar la distinción entre un mundo habitable y uno que no lo es. Las cortezas planetarias de cada mundo han desempeñado un papel importante en esos análisis, según los investigadores.

La Tierra tiene placas tectónicas móviles, que a su vez generan vulcanismo complejo y continentes. Marte no tiene placas tectónicas; por lo tanto, su vulcanismo debería ser relativamente simple, según la teoría convencional.

Pero luego la sonda InSight de la NASA fue enviada a Marte para posarse en la superficie y monitorear el interior en busca de signos de actividad. Los científicos no estaban seguros de qué nivel de actividad podría registrar, pero la estación de monitoreo sísmico reveló un planeta sorprendentemente vivo. En poco más de cuatro años, registró 1.319 terremotos, según los datos de la misión.

Las ondas sísmicas cambian de forma según la composición de lo que están atravesando. Esto significa que pueden usarse para realizar algo similar a un ultrasonido del tamaño de un planeta para averiguar qué hay dentro, según explican los investigadores.

Mackay-Champion y sus colegas se intrigaron cuando algo en esa imagen no cuadraba del todo. "Notamos que las velocidades de las ondas sísmicas en la corteza inferior marciana eran mucho más altas de lo esperado para una estructura cortical simple", explicó. "Esa discrepancia sugería que la corteza inferior era composicionalmente inusual y valía la pena investigarla con más detalle", añadió.

Estudios previos habían identificado este límite, pero su origen permanecía poco claro. Mackay-Champion y su equipo plantearon la pregunta: ¿Qué pasaría si marca el punto en el que se encuentran dos capas de roca diferentes?

El escenario es fácil de imaginar. En un enorme reservorio subterráneo de magma, los minerales más pesados se hunden hasta el fondo, mientras que los minerales más ligeros suben a la parte superior. Eventualmente, los cristales más densos se acumulan en el fondo, mientras que el fundido restante se enriquece en sílice, según el modelo propuesto.

Utilizando modelado termodinámico y herramientas estadísticas, los investigadores probaron cómo se desarrollaría la propagación sísmica a través de cientos de combinaciones diferentes de capas de roca.

El único escenario que coincidió consistentemente con los datos fue una capa inferior inesperadamente gruesa de roca ultramáfica, rica en hierro y magnesio pero baja en sílice, y una capa superior de roca máfica que tiene mayor contenido de sílice. Y eso apunta a un sistema de conductos de magma subterráneo sorprendentemente grueso, según los hallazgos.

"Explicar una zona ultramáfica de aproximadamente 14 kilómetros de espesor en la base de la corteza requería un sistema magmático mucho más grande de lo que habíamos esperado inicialmente", dijo Mackay-Champion.

Una de las mayores limitaciones de InSight es que no era móvil. Una vez que se posicionó en Elysium Planitia de Marte, ahí se quedó. De hecho, todavía está allí hoy, inerte e incomunicado desde su retiro en 2022, según la información de la misión.

Esto significa que los investigadores solo pudieron restringir directamente la corteza debajo del sitio de aterrizaje. Pero creen que los procesos geológicos probablemente no sean únicos de esa ubicación.

Un límite sísmico similar se ha identificado previamente a miles de kilómetros de la sonda InSight. Además, la evidencia mineral de todo el planeta proporciona más apoyo para el magmatismo evolucionado, según el estudio.

"En conjunto, estas observaciones sugieren que los procesos de diferenciación cortical identificados debajo de InSight pueden haber operado en amplias regiones de Marte", dijo Mackay-Champion.

La idea de una actividad magmática generalizada en Marte también podría cambiar la forma en que pensamos sobre la habitabilidad en otros mundos. Se cree que el sistema tectónico de la Tierra es un ingrediente clave para crear y mantener las condiciones necesarias para la vida. Si Marte pudiera construir una corteza compleja a través de un proceso geológico diferente, esa suposición puede necesitar ser revisada, según los investigadores.

"Nuestro estudio sugiere que los procesos clave asociados con la habitabilidad, incluida la diferenciación cortical, el magmatismo de larga duración, el ciclo de volátiles, la transferencia de calor sostenida y la generación de entornos químicamente diversos, pueden ocurrir sin tectónica de placas similar a la de la Tierra", explicó Mackay-Champion. "Eso amplía los tipos de planetas que podrían sostener entornos habitables, incluidos aquellos previamente descartados en función de su tamaño o su aparente falta de actividad tectónica", añadió.

Esto no significa que Marte sea o incluso haya sido habitable. Pero sí sugiere que los tipos de procesos geológicos asociados con mundos habitables pueden ser más comunes de lo que se pensaba, según las conclusiones del estudio.

"La habitabilidad puede ser alcanzable en una gama más amplia de entornos planetarios de lo que asumimos una vez", dijo Mackay-Champion.

Aunque no hay evidencia confirmada de vulcanismo en curso en la superficie de Marte hoy, el planeta aún puede tener sorpresas reservadas. Las observaciones de InSight del interior marciano sugieren que una pluma del manto puede estar surgiendo hacia arriba debajo de Elysium Planitia, según datos de la misión.

Más recientemente, las observaciones de gravedad sugieren que una pluma similar puede estar activa debajo de la región de Tharsis, según investigaciones adicionales.

Este nuevo resultado sugiere que, lejos de ser un planeta muerto, Marte puede tener una poderosa historia de actividad que es más profunda y más larga de lo que imaginamos alguna vez, según los investigadores.

"El mayor cambio es que Marte ya no parece un planeta formado principalmente por vulcanismo basáltico simple y enfriamiento de tapa estancada", dijo Mackay-Champion. "La parte más emocionante es que ofrece un mecanismo universal para construir corteza evolucionada en planetas rocosos calientes sin tectónica de placas y amplía los tipos de planetas que podrían sostener entornos habitables. En ese sentido, Marte se convierte en un ejemplo de un proceso planetario mucho más amplio", concluyó.

La investigación ha sido publicada en Nature Astronomy.