InSight indaga nella zona di Elysium Planitia su Marte: il lander ha scoperto la presenza di uno strato sedimentario poco profondo e di bassa velocità sismica, inserito tra i flussi di lava a 200 metri di profondità sotto la superficie del pianeta.
La suite di strumenti geofisici a bordo di InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) – in particolare il sismografo Seis – ha permesso di raccogliere dati sismici della seconda regione vulcanica marziana più grande dopo Tharsis.
La tecnica sismologica si basa sulle inversioni delle curve di ellitticità delle onde di Rayleigh, estratte dalle vibrazioni sismiche ambientali correlate con la topografia del territorio. Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Communications, rileva l’analisi di una zona sismica a circa 35-75 metri sotto il sottile strato di regolite adagiato su pile di colate laviche.
Fanno parte del team internazionale anche il geofisico Cédric Schmelzbach del Politecnico di Zurigo (Eth) ed esperti di terremoti, come Brigitte Knapmeyer-Endrun e il dottorando Sebastian Carrasco dell’Osservatorio sismico dell’Università di Colonia a Bensberg.
Credito:ESA
Modellizzata l’attività eolica su scala regionale intorno al sito di atterraggio, gli strumenti di InSight hanno rilevato forti venti intorno ai pendii topografici. Poiché i ‘treni’ di onde si propagano lungo la superficie di un pianeta, la struttura del sottosuolo locale sulla scala di poche lunghezze d’onda attorno a un punto di osservazione si modifica facendo emergere fenomeni di dispersione.
Le zone a bassa velocità sismica provocano onde di canale dette anche ‘onde intrappolate’, oltre che l’accumulo di ampiezza dei ‘treni’ d’onda. Il sottosuolo esaminato – a circa 200 metri di profondità – presenta proprio sotto la superficie uno strato di regolite di materiale prevalentemente sabbioso di circa tre metri di spessore, sopra uno strato di 15 metri di materiale roccioso; quest’ultimo deriva dall’impatto di un meteorite ed è poi ricaduto sulla superficie.
Al di sotto di questi strati superiori sono stati identificati circa 150 metri di rocce basaltiche – cioè colate laviche raffreddate e solidificate – in gran parte coerenti con la struttura del sottosuolo prevista. Tuttavia, tra questi flussi di lava, a partire da una profondità di circa 30 metri, gli autori hanno identificato uno strato aggiuntivo di 30-40 metri di spessore con bassa velocità sismica, suggerendo che possa contenere materiali sedimentari deboli rispetto agli strati di basalto più forti.
Grazie all’ausilio della mappa geologica di Marte (che si articola grossomodo tra 4000 e 500 milioni di anni fa), la configurazione del luogo esaminato e i dati di InSight, gli scienziati hanno analizzato le onde di superficie generate dall’interazione del vento con la topografia presente.
La catalogazione delle colate laviche meno profonde è avvenuta grazie al conteggio dei crateri citati nella letteratura esistente. Le conoscenze consolidate sul tasso di impatto dei meteoriti consentono ai geologi di datare le rocce: le superfici con molti crateri sono più antiche di quelle con pochi. Inoltre, le cavità con diametri maggiori si estendono nello strato inferiore, consentendo ai ricercatori di datare la roccia profonda, mentre quelle più piccoli permettono loro di datare gli strati rocciosi meno profondi. Secondo gli autori dello studio, le colate laviche meno profonde hanno circa 1,7 miliardi di anni e si sono formate durante il periodo amazzonico; si tratta di un’era geologica marziana, caratterizzata da bassi tassi di impatti di meteoriti e asteroidi e da condizioni fredde e iper-aride, iniziata circa 3 miliardi di anni fa .
Al contrario, lo strato basaltico più profondo al di sotto dei sedimenti si è formato molto prima, circa 3,6 miliardi di anni fa, durante il periodo esperiano, caratterizzato da una diffusa attività vulcanica. Secondo lo studio, lo strato intermedio con basse velocità vulcaniche potrebbe essere composto da depositi sedimentari racchiusi tra i basalti esperiani e amazzonici o all’interno degli stessi basalti amazzonici. La conoscenza delle proprietà del sottosuolo poco profondo è necessaria per valutare, ad esempio, la sua capacità portante anche per determinare tracciati percorribili da parte dei rover. Inoltre, i dettagli sulla stratificazione nel sottosuolo – a ridotte profondità – aiutano a capire dove potrebbe essere presente acqua freatica (acqua presente nei pori e nelle fratture di rocce e sedimenti al di sotto della superficie) o ghiaccio.
InSight, che fa parte del Discovery Program della Nasa, è arrivato su Marte il 26 novembre del 2018; si tratta della prima missione che misura in modo specifico il sottosuolo marziano con tecniche e metodi di studio di attività sismiche utilizzate anche sulla Terra.
Lo scorso 18 settembre InSight ha compiuto il suo millesimo ‘sol’ su Marte e in quella circostanza ha registrato uno dei più grandi e duraturi terremoti mai rilevati dalla missione.
In apertura: rappresentazione artistica del lander InSight a Homestead Hollow, un piccolo cratere da impatto (Crediti: Géraldine Zenhäusern/Eth Zurigo)