Uma equipe internacional de pesquisadores combina imagens orbitais com dados sismológicos do módulo de pouso Mars InSight da NASA para derivar uma nova taxa de impacto para impactos de meteoritos em Marte. A sismologia também oferece uma nova ferramenta para determinar a densidade das crateras de Marte e a idade de diferentes regiões de um planeta.
Uma equipe internacional de pesquisadores, co-liderada pela ETH Zurich e pelo Imperial College London, derivou a primeira estimativa dos impactos globais de meteoritos em Marte usando dados sísmicos. As suas descobertas indicam que entre 280 e 360 meteoritos atingem o planeta todos os anos, formando crateras de impacto com mais de 8 metros (cerca de 26 pés) de diâmetro. Géraldine Zenhäusern, ETH Zurique, que co-liderou o estudo, comentou: “Essa taxa foi cerca de cinco vezes maior do que o número estimado apenas a partir de imagens orbitais. Alinhadas com imagens orbitais, nossas descobertas demonstram que a sismologia é uma excelente ferramenta para medir taxas de impacto.”
“Chirp” sísmico sinaliza nova classe de terremotos
Usando dados do sismômetro implantado durante a Missão InSight da NASA para Marte, os pesquisadores descobriram que 6 eventos sísmicos registrados nas proximidades da estação foram previamente identificados como impactos meteóricos (Garcia et al., 2023) – um processo habilitado pela gravação de um sinal atmosférico acústico específico gerado quando meteoritos entram na atmosfera marciana. Agora, Zenhäusern, ETH Zurich, co-líder, Natalia Wójcicka, Imperial College London, e a equipe de pesquisa descobriram que esses 6 eventos sísmicos pertencem a um grupo muito maior de marsquakes, os chamados frequência muito alta (VF) eventos. O processo de origem desses terremotos ocorre muito mais rápido do que para um marsquake tectônico de tamanho similar. Enquanto um terremoto normal de magnitude 3 em Marte leva vários segundos, um evento gerado por impacto do mesmo tamanho leva apenas 0,2 segundos ou menos, devido à hipervelocidade da colisão. Ao analisar os espectros de marsquake, mais 80 marsquakes foram identificados, que agora são considerados causados por impactos de meteoroides.
A sua missão de investigação começou em dezembro de 2021, um ano antes de a poeira acumulada nos painéis solares pôr fim à missão InSight, quando um grande terramoto distante registado pelo sismógrafo reverberou um sinal sísmico de banda larga em todo o planeta. O sensoriamento remoto associou o terremoto a uma cratera de 150 metros de largura. Para confirmar, a equipe do InSight fez parceria com a Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) Context Camera (CTX) para procurar outras crateras recentes que correspondessem ao tempo e à localização dos eventos sísmicos detectados pelo InSight. O trabalho de detetive das equipes valeu a pena e eles tiveram a sorte de encontrar uma segunda cratera recente com mais de 100 metros (320 pés) de diâmetro. Crateras menores, no entanto, formadas quando meteoróides do tamanho de uma bola de basquete atingem o planeta e que deveriam ser muito mais comuns, permaneceram desconhecidas. Agora, o número de quedas de meteoritos é estimado pela ocorrência desses terremotos especiais de alta frequência.
Taxa de impacto do primeiro meteorito a partir de dados sísmicos
Aproximadamente 17.000 meteoritos caem na Terra todos os anos, mas, a menos que cruzem o céu noturno, raramente são notados. A maioria dos meteoros desintegra-se ao entrar na atmosfera da Terra, mas em Marte a atmosfera é 100 vezes mais fina, deixando a sua superfície exposta a colisões de meteoritos maiores e mais frequentes.
Até agora, os cientistas planetários confiaram em imagens e modelos orbitais inferidos a partir de crateras de impacto de meteoritos bem preservadas na Lua, mas extrapolar estas estimativas para Marte revelou-se um desafio. Os cientistas tiveram que levar em conta a forte atração gravitacional de Marte e sua proximidade com o cinturão de asteróides, o que significa que mais meteoritos atingiram o planeta vermelho. Por outro lado, tempestades de areia regulares resultam em crateras que são muito menos preservadas do que as da Lua e, portanto, não são tão facilmente detectadas com imagens orbitais. Quando um meteorito atinge o planeta, as ondas sísmicas do impacto viajam através da crosta e do manto e podem ser captadas por sismógrafos, o que proporciona uma forma inteiramente nova de medir a taxa de impacto de Marte.
Wójcicka explica: “Estimamos os diâmetros das crateras a partir da magnitude de todos os terremotos VF e suas distâncias e, em seguida, usamos isso para calcular quantas crateras se formaram ao redor da sonda InSight ao longo de um ano. Em seguida, extrapolamos esses dados para estimar o número de impactos que acontecem anualmente em toda a superfície de Marte.”
Zenhäusern acrescenta: “Embora as novas crateras possam ser melhor vistas em terrenos planos e poeirentos onde realmente se destacam, este tipo de terreno cobre menos de metade da superfície de Marte. O sensível sismógrafo InSight, no entanto, pôde ouvir cada impacto dentro do alcance dos pousadores.”
Insight sobre a idade de Marte e missões futuras
Tal como as linhas e rugas do nosso rosto, o tamanho e a densidade das crateras resultantes da queda de meteoritos revelam pistas sobre a idade de diferentes regiões de um corpo planetário. Quanto menos crateras, mais jovem é a região do planeta. Vénus, por exemplo, quase não tem crateras visíveis porque é protegida por uma atmosfera pensante e a sua superfície é continuamente retrabalhada pelo vulcanismo. As antigas superfícies de Mercúrio e da Lua apresentam muitas crateras. Marte fica entre esses exemplos, com algumas regiões antigas e outras jovens que podem ser distinguidas pelo número de crateras.
“Estimamos os diâmetros das crateras a partir da magnitude de todos os terremotos de VF em Marte e suas distâncias.”
Novos dados mostram que uma cratera de 8 metros (26 pés) acontece em algum lugar da superfície de Marte quase todos os dias e uma cratera de 30 metros (98 pés) ocorre cerca de uma vez por mês. Como os impactos de hipervelocidade causam zonas de explosão que são facilmente 100 vezes maiores em diâmetro do que a cratera, saber o número exato de impactos é importante para a segurança das missões robóticas, mas também das futuras missões humanas ao planeta vermelho.
“Este é o primeiro artigo desse tipo a determinar com que frequência os meteoritos impactam a superfície de Marte a partir de dados sismológicos – que era um objetivo da missão de nível um da missão Mars InSight”, disse Domenico Giardini, professor de Sismologia e Geodinâmica na ETH Zurique e co-investigador principal da missão Mars InSight da NASA. “Esses dados influenciam o planejamento de futuras missões a Marte.”
De acordo com Zenhäusern e Wójcicka, os próximos passos no avanço desta pesquisa envolvem o uso de tecnologias de aprendizado de máquina para ajudar os pesquisadores a identificar mais crateras em imagens de satélite e identificar eventos sísmicos nos dados.
Referências
Zenhäusern, G, Wójcicka, N, Stähler, SC, Collins, GS, Daubar, IJ, Knapmeyer, M, Ceylan, S, Clinton, JF, Giardini, D: Uma estimativa da taxa de impacto em Marte a partir de estatísticas de muito alta -martemotos de frequência. Astronomia da Natureza2024, doi.org/10.1038/s41550'024 -02301-z ( https://doi.org/10.1038/s41550'024 -02301-z )
Posiolova, LV, et al., 2022. Maiores crateras de impacto recentes em Marte: imagens orbitais e co-investigação sísmica de superfície. Ciência 378, 412'417 . https://doi.org/10.1126/science.abq7704
Garcia, RF, et al., 2022. Crateras recém-formadas em Marte localizadas usando dados de ondas sísmicas e acústicas do InSight. Geociências da Natureza 1-7. https://doi.org/10.1038/s41561'022 -01014-0
Marianne Lucien
