Un nuevo análisis de datos de la misión Mars InSight de la NASA ha revelado cómo la física conecta la información sísmica obtenida con las propiedades de las rocas y los sedimentos.

De forma sorprendente, se ha comprobado que los 300 metros superiores del subsuelo debajo del lugar de aterrizaje de esta misión cerca del ecuador marciano contienen poco o nada de hielo.

«Encontramos que la corteza de Marte es débil y porosa. Los sedimentos no están bien cementados. Y no hay hielo o no hay mucho hielo llenando los espacios porosos», dijo el geofísico Vashan Wright del Instituto de Oceanografía Scripps de la Universidad de California en San Diego. Wright y tres coautores publicaron su análisis en Geophysical Research Letters el 9 de agosto.

«Estos hallazgos no excluyen que pueda haber granos de hielo o pequeñas bolas de hielo que no estén uniendo otros minerales», dijo Wright en un comunicado. «La pregunta es qué probable es que el hielo esté presente en esa forma».

Otra sorpresa del nuevo estudio contradice una idea principal sobre lo que le sucedió al agua en Marte. El planeta rojo puede haber albergado océanos de agua al principio de su historia. Muchos expertos sospecharon que gran parte del agua se convirtió en parte de los minerales que forman el cemento subterráneo.

«Si pones agua en contacto con rocas, produce un nuevo conjunto de minerales, como arcilla, por lo que el agua no es líquida. Es parte de la estructura mineral», dijo el coautor del estudio Michael Manga de la Universidad de California Berkeley. «Hay algo de cemento, pero las rocas no están llenas de cemento«.

El agua también puede entrar en minerales que no actúan como cemento. Pero el subsuelo no cementado elimina una forma de preservar un registro de vida o actividad biológica, dijo Wright. Los cementos, por su propia naturaleza, mantienen unidas las rocas y los sedimentos, protegiéndolos de la erosión destructiva.

La falta de sedimentos cementados sugiere una escasez de agua en los 300 metros por debajo del lugar de aterrizaje de InSight cerca del ecuador. La temperatura promedio por debajo del punto de congelación en el ecuador de Marte significa que las condiciones serían lo suficientemente frías como para congelar el agua si estuviera allí.

Muchos científicos planetarios, incluido Manga, han sospechado durante mucho tiempo que el subsuelo marciano estaría lleno de hielo. Sus sospechas se han desvanecido. Aún así, grandes capas de hielo y hielo congelado permanecen en los polos marcianos.

«Como científicos, ahora nos enfrentamos a los mejores datos, las mejores observaciones. Y nuestros modelos predijeron que todavía debería haber suelo congelado en esa latitud con acuíferos debajo», dijo Manga, profesor y presidente de Ciencias Planetarias y de la Tierra en UC Berkeley.

La nave espacial InSight aterrizó en Elysium Planitia, una llanura plana y suave cerca del ecuador marciano, en 2018. Sus instrumentos incluían un sismómetro que mide las vibraciones causadas por martemotos y meteoritos que chocan.

Los científicos pueden vincular esta información con una gran cantidad de conocimientos sobre la superficie, incluidas imágenes de accidentes geográficos marcianos y datos de temperatura. Los datos de la superficie sugirieron que el subsuelo podría consistir en rocas sedimentarias y flujos de lava. Aún así, el equipo tuvo que tener en cuenta las incertidumbres sobre las propiedades del subsuelo, como la porosidad y el contenido mineral.

Las ondas sísmicas de los terremotos de Marte brindan pistas sobre la naturaleza de los materiales a través de los cuales viajan. Los posibles minerales de cementación, como la calcita, la arcilla, la caolinita y el yeso, afectan las velocidades sísmicas. El equipo de Wright en Scripps Oceanography aplicó modelos informáticos de física de rocas para interpretar las velocidades derivadas de los datos de InSight.

«Ejecutamos nuestros modelos 10.000 veces cada uno para incorporar las incertidumbres en nuestras respuestas», dijo el coautor Richard Kilburn, un estudiante graduado que trabaja en el Laboratorio de Física de Tectonorock de Scripps dirigido por Wright. Las simulaciones que muestran un subsuelo que consiste principalmente en material no cementado se ajustan mejor a los datos.

Los científicos quieren sondear el subsuelo porque si existe vida en Marte, ahí es donde estaría. No hay agua líquida en la superficie, y la vida bajo la superficie estaría protegida de la radiación. Después de una misión de devolución de muestras, una prioridad de la NASA para la próxima década es el concepto de misión Mars Life Explorer. El objetivo es perforar dos metros en la corteza marciana en latitudes altas para buscar vida donde se unen el hielo, la roca y la atmósfera.

Ya se está considerando la propuesta misión internacional robótica Mars Ice Mapper para ayudar a la NASA a identificar posibles objetivos científicos para las primeras misiones humanas a Marte. Scripps Oceanography ayuda a preparar a los jóvenes científicos para que contribuyan a tales misiones.