La crosta di Marte è molto spessa

Grazie a un forte terremoto su Marte, i ricercatori del Politecnico di Zurigo sono riusciti a determinare lo spessore globale della crosta del pianeta. In media, la crosta marziana è spessa da 42 a 56 chilometri, molto più di quella della Terra o della Luna.

Nel maggio 2022, il Mars Earthquake Service del Politecnico di Zurigo ha registrato la scossa più forte mai osservata su un altro pianeta. L’evento, con una magnitudo stimata di 4,6, è stato registrato sulla superficie di Marte dal sismometro della missione InSight della Nasa. "Questo terremoto su Marte ha inviato forti onde sismiche che si sono mosse lungo la superficie di Marte", spiega Doyeon Kim, sismologo dell’Istituto di Geofisica del Politecnico di Zurigo.

I ricercatori ci speravano da tempo, perché le onde di superficie non solo si spostano dal punto di origine del sisma alla stazione di misurazione, ma fanno anche il giro dell’intero pianeta più volte. Pertanto, non solo forniscono informazioni su aree specifiche del pianeta, ma consentono anche una visione globale.

"Da questa scossa più grande registrata durante l’intera missione InSight, abbiamo osservato onde di superficie che hanno girato intorno a Marte fino a tre volte", spiega il sismologo e autore principale di uno studio ora pubblicato su Geophysical Research Letters. Per ottenere informazioni sulle strutture attraversate, i ricercatori hanno misurato la velocità di propagazione di queste onde a diverse frequenze.

Queste velocità sismiche forniscono informazioni sulla struttura interna a diverse profondità. In precedenza, le onde superficiali osservate, emesse da due impatti di meteoriti, consentivano solo una visione limitata e regionale lungo gli specifici percorsi di propagazione di queste onde di terremoto. "Grazie a questo forte terremoto, abbiamo osservazioni sismiche che rappresentano la struttura globale", afferma Kim.

Combinare i dati globali

Combinando i risultati appena ottenuti con i dati esistenti sulla gravità e la topografia di Marte, i ricercatori sono riusciti a determinare lo spessore della crosta marziana. Lo spessore medio è compreso tra i 42 e i 56 chilometri. La crosta è più sottile nella zona del bassopiano di Isidis, con una media di 10 chilometri, e più spessa nella provincia di Tharsis, con 90 chilometri. A titolo di confronto, la crosta terrestre ha uno spessore medio compreso tra 21 e 27 chilometri, in base ai dati sismici; lo spessore della crosta lunare, determinato dai sismometri delle missioni Apollo, è compreso tra 34 e 43 chilometri.

"Questo rende la crosta di Marte molto più spessa di quella della Terra o della Luna", afferma Kim. In generale, i corpi planetari più piccoli del nostro sistema solare hanno croste più spesse di quelli più grandi, afferma il ricercatore: "Siamo stati fortunati. Sulla Terra, sarebbe stato difficile per noi determinare lo spessore della crosta terrestre con un terremoto altrettanto forte come quello di Marte. Marte è più piccolo della Terra, ma può anche trasportare l’energia sismica in modo più efficiente".

Uno dei risultati più importanti di questa ricerca riguarda la differenza tra l’emisfero settentrionale e quello meridionale di Marte. Questo contrasto è stato osservato fin dall’invenzione dei telescopi ed è particolarmente visibile nelle immagini dei satelliti marziani: Il nord è costituito da pianure piatte, mentre a sud ci sono alte montagne. La divisione in pianure settentrionali e altipiani meridionali è chiamata dicotomia marziana.

"Si potrebbe ipotizzare che questa differenza possa essere spiegata da due diverse composizioni rocciose", dice Kim: "Una roccia sarebbe più densa, quindi più pesante dell’altra". O forse la composizione è la stessa a nord e a sud, ma lo spessore della crosta è diverso. Se la crosta è più spessa a sud, sotto c’è meno materiale del mantello marziano, più denso, mentre a nord c’è più materiale più pesante sotto una crosta più sottile.

Crosta più sottile a nord

Questo è esattamente ciò che i ricercatori sono riusciti a dimostrare. "Utilizzando le osservazioni sismiche e i dati gravitazionali, dimostriamo che la densità della crosta è simile nei bassifondi settentrionali e negli altopiani meridionali", scrivono i ricercatori. Al contrario, nell’emisfero meridionale la crosta si estende a una profondità maggiore rispetto all’emisfero settentrionale. "Questa scoperta è entusiasmante, anche se non molto sorprendente", afferma Kim. L’anno scorso, infatti, l’analisi degli impatti di meteoriti su Marte aveva già fornito la prova che le croste del nord e del sud sono costituite dallo stesso materiale.

Altre conclusioni possono essere tratte dallo spessore della crosta di Marte. "Il nostro studio spiega come il pianeta genera calore e come si è evoluto termicamente", afferma Kim. Essendo un pianeta che, a differenza della Terra, ha una sola placca, il decadimento di elementi radioattivi, come torio, uranio e potassio, è la principale fonte di calore al suo interno.

Lo studio mostra che il 50-70% di questi elementi che producono calore si trova nella crosta marziana. Questo forte arricchimento potrebbe spiegare l’esistenza di regioni locali al di sotto delle quali potrebbero essere ancora in corso processi di fusione.