La misión InSight de la NASA proporciona datos de la superficie de Marte. Su sismómetro, equipado con electrónica construida en ETH Zurich, no solo registra marsquakes, pero también reacciona inesperadamente a los eclipses solares. Cuando la luna marciana Fobos se mueve directamente frente al sol, el instrumento se inclina ligeramente hacia un lado. Este efecto minúsculo podría ayudar a los investigadores a determinar el interior del planeta.

Un observador de pie en Marte vería a la luna Fobos del planeta cruzar el cielo de oeste a este cada cinco horas. Su órbita pasa entre el sol y cualquier punto de Marte aproximadamente una vez cada año terrestre. Cada vez que lo hace causa de uno a siete eclipses solares en el espacio de tres días. Un lugar donde esto sucede es el sitio del módulo de aterrizaje InSight de la NASA, estacionado en la región de Elysium Planitia desde noviembre de 2018. En otras palabras, el fenómeno ocurre con mucha más frecuencia que en la Tierra, cuando nuestra luna se cruza frente al sol. "Sin embargo, los eclipses en Marte son más cortos:duran solo 30 segundos y nunca son eclipses totales, "explica Simon Stähler, sismólogo del Instituto de Geofísica de ETH Zurich. Fotos tomadas por los dos vehículos exploradores de Marte de la NASA, Oportunidad y curiosidad, también muestran un bulto de bordes afilados contra el telón de fondo del sol.

Las fotografías no son la única forma de observar estos tránsitos. "Cuando la Tierra experimenta un eclipse solar, Los instrumentos pueden detectar una disminución de la temperatura y ráfagas rápidas de viento, a medida que la atmósfera se enfría en un lugar en particular y el aire se aleja rápidamente de ese lugar, Stähler explica. Un análisis de los datos de InSight debería indicar si efectos similares también son detectables en Marte.

A la espera del 24 de abril de 2020

En abril de 2019, la primera serie de eclipses solares fue visible desde el lugar de aterrizaje de InSight, pero solo se guardaron algunos de los datos que registró. Las indicaciones iniciales de esos datos llevaron a Stähler y a un equipo de investigación internacional a prepararse con entusiasmo para la próxima serie de eclipses. vence el 24 de abril de 2020. Publicaron los resultados de sus observaciones en agosto en la revista Cartas de investigación geofísica .

Como se esperaba, Las células solares de InSight registraron los tránsitos. "Cuando Phobos está frente al sol, menos luz solar llega a las células solares, y estos a su vez producen menos electricidad, Stähler explica. "Se puede medir la disminución de la exposición a la luz causada por la sombra de Fobos". la cantidad de luz solar que bajó durante un eclipse en un 30 por ciento. Sin embargo, Los instrumentos meteorológicos de InSight no indicaron cambios atmosféricos, y los vientos no cambiaron como se esperaba. Otros instrumentos; sin embargo, dio una sorpresa:tanto el sismómetro como el magnetómetro registraron un efecto.

Señal inusual del sismómetro

Lo más probable es que la señal del magnetómetro se deba a la disminución de la electricidad de las células solares, como Anna Mittelholz, una incorporación reciente al equipo Mars de ETH Zurich, pudo mostrar. "Pero no esperábamos esta lectura del sismómetro; es una señal inusual, "Dice Stähler. Normalmente, el instrumento, equipado con electrónica construida en ETH, indicaría terremotos en el planeta. Hasta ahora el Servicio Marsquake, dirigido por John Clinton y Domenico Giardini en ETH, ha registrado unos 40 terremotos convencionales, el más fuerte registró una magnitud de 3,8, así como varios cientos regionales, temblores superficiales.

Lo sorprendente durante el eclipse solar fue que el sismómetro se inclinó ligeramente en una dirección particular. "Esta inclinación es increíblemente pequeña, "Notas Stähler." Imagínese una moneda de 5 francos; ahora, empuja dos átomos de plata debajo de un borde. Esa es la pendiente de la que estamos hablando:10 ^-8 . "Por leve que sea este efecto, todavía era inconfundible. "La explicación más obvia sería la gravedad de Phobos, similar a cómo la luna de la Tierra causa las mareas, "Stähler dice, "pero lo descartamos rápidamente". Si esa fuera la explicación, entonces la señal del sismómetro estaría presente durante un período de tiempo más largo y cada cinco horas cuando Phobos hace su paso, no solo durante los eclipses. Los investigadores determinaron la causa más probable de la inclinación:"Durante un eclipse, el suelo se enfría. Se deforma de manera desigual, que inclina el instrumento, "dice Martin van Driel del grupo de investigación de Sismología y Física de Ondas.

Como sucede, de hecho, un sensor infrarrojo midió un enfriamiento del suelo en Marte de dos grados. Los cálculos revelaron que en los 30 segundos del eclipse, el "frente frío" podría penetrar el suelo solo a una profundidad de micro o milímetros, pero el efecto fue suficiente para tirar del sismómetro.

Experimentos en una antigua mina de plata

Una observación en la Tierra apoya la teoría de Stähler. En el Observatorio de la Selva Negra, ubicado en una mina de plata abandonada en Alemania, Rudolf Widmer-Schnidrig descubrió un fenómeno similar:durante una prueba de sismómetro, alguien se olvidó de apagar la luz. El calor emitido por una bombilla de 60 vatios aparentemente fue suficiente para calentar la capa superior de granito muy por debajo del suelo. de modo que se expandió ligeramente y provocó que el sismómetro se inclinara ligeramente hacia un lado.

Los científicos deberían poder utilizar la pequeña señal de inclinación de Marte para mapear la órbita de Fobos con más precisión de lo que era posible anteriormente. La posición de InSight es la ubicación medida con mayor precisión en Marte; si los científicos saben exactamente cuándo comienza y termina un tránsito de Fobos aquí, pueden calcular su órbita con precisión. Esto es importante para futuras misiones espaciales. Por ejemplo, La agencia espacial japonesa JAXA planea enviar una sonda a las lunas de Marte en 2024 y traer muestras de Fobos a la Tierra. "Para hacer eso, necesitan saber exactamente a dónde van a volar, "dice Stähler.

Que revelan los datos precisos de la órbita

Los datos precisos sobre la órbita de Fobos también podrían arrojar más luz sobre el funcionamiento interno de Marte. Mientras nuestra luna continúa ganando impulso angular y se aleja constantemente de la Tierra, Phobos se está desacelerando y retrocediendo gradualmente a Marte. En 30 a 50 millones de años, chocará contra la superficie del planeta. "Podemos usar esta ligera desaceleración para estimar qué tan elástico y, por lo tanto, qué tan caliente es el interior de Marte; el material frío siempre es más elástico que el caliente, "explica Amir Khan, también en el Instituto de Geofísica de ETH Zurich. Por último, los investigadores quieren saber si Marte se formó del mismo material que la Tierra, o si diferentes componentes podrían explicar por qué la Tierra tiene tectónica de placas, una atmósfera densa y las condiciones que sustentan la vida, características de las que carece Marte.