Il contrasto tra due gruppi di terremoti marziani ha portato due scienziati a sospettare che la struttura interna del Pianeta Rosso sia molto diversa tra l’emisfero settentrionale e quello meridionale. Se così fosse, ciò costituirebbe una prova cruciale, possibilmente decisiva, nel dibattito di lunga data sul perché l’emisfero meridionale di Marte sia molto più alto di quello settentrionale. Marte è un pianeta con due emisferi molto diversi, con uno che è 5-6 chilometri più alto dell’altro. Secondo il Professor Hrvoje Tkalčić dell’Australian National University, quasi due terzi di Marte sono altopiani, coprendo quasi tutto l’emisfero meridionale e alcune aree equatoriali del nord. Nessun altro pianeta o grande luna nel Sistema Solare presenta una differenza emisferica così netta. La causa è stata dibattuta sin dalla scoperta di questa differenza; la discussione si è intensificata con la scoperta che lo spessore della crosta è ancora più diverso – 30 chilometri più spesso nel Sud. Una teoria propone una causa interna, l’altra vede l’emisfero settentrionale marziano come un enorme bacino d’impatto scavato da un gigantesco asteroide o il prodotto di diversi impatti vicini tra loro. Il fatto che il campo magnetico crostale sia molto diverso tra i due emisferi potrebbe sembrare un indizio importante, ma non ha risolto la questione, ma Tkalčić spera che i terremoti marziani possano farlo.
La missione InSight della NASA ha raccolto dati sui terremoti marziani e ha dimostrato che, sebbene alcuni terremoti siano causati da impatti di meteoriti, altri provano che il pianeta è ancora geologicamente attivo. Solo pochi giorni fa, l’analisi di questi terremoti è stata utilizzata per sostenere che Marte ha un nucleo solido. Sulla Terra, localizziamo la fonte dei terremoti confrontando il tempo di arrivo di due onde sismiche in tre o più stazioni sismiche e triangolando. Questo non è possibile con un singolo sismometro su Marte, ma la fonte di alcuni terremoti è stata stabilita a Cerberus Fossae nelle Pianure Settentrionali. Il Professor Weijia Sun dell’Accademia Cinese delle Scienze e Tkalčić hanno applicato una varietà di metodi per identificare un secondo gruppo proveniente da Terra Cimmeria negli Altopiani Meridionali. I dati per il gruppo di Terra Cimmeria erano di qualità inferiore, ma comunque sufficienti per confronti con quelli del nord.
Sun e Tkalčić concludono che c’è una grande differenza tra il fattore di qualità di attenuazione (Q) – che misura come le onde sismiche di questi terremoti sono influenzate dalla struttura interna del pianeta – dei due gruppi. Stimano un valore Q di 481-543 per i terremoti provenienti da Terra Cimmeria nel sud. Al contrario, il principale gruppo di terremoti, da Cerberus Fossae nel nord, ha valori Q di 800-2.000, suggerendo molta meno attenuazione e quindi un passaggio attraverso condizioni interne molto diverse. La causa più probabile, propongono i due scienziati, è la differenza nella temperatura del materiale attraverso cui sono passate le onde sismiche, con il mantello sotto gli altopiani più caldo.
Le due fonti di terremoti erano a distanze simili da InSight, ma le differenze di temperatura all’interno di Marte hanno fatto sì che le onde sismiche viaggiassero molto più facilmente dal nord. Una differenza come questa non potrebbe essere il prodotto di un antico asteroide, sostengono Sun e Tkalčić. Invece, ciò che vediamo in superficie riflette i flussi convettivi all’interno di Marte che hanno trasferito calore al lato meridionale. La posizione di InSight in Elysium Planitia è stata scelta per la facilità di atterraggio e l’energia solare, ma si è rivelata il sito perfetto.
Tkalčić ha detto che, come sismologo, piuttosto che esperto in geodinamica, non sa perché questa convezione si sia verificata e non si sia ancora equilibrata. Tuttavia, ha indicato modelli precedenti che mostravano che una differenza del genere potrebbe essere mantenuta come risultato del sollevamento di materiale del mantello più caldo. Per quanto riguarda il motivo per cui nessun oggetto comparabile nel Sistema Solare mostra un modello simile, Tkalčić ha detto: “Se lo sapessi, non sarebbe uno dei più grandi misteri del Sistema Solare.” Per confermare questa conclusione, per non parlare di spiegare i processi, potremmo aver bisogno di molti più rilevatori sismici. “Sulla Terra, abbiamo migliaia di stazioni sismiche sparse per il pianeta. Ma su Marte, abbiamo una singola stazione, quindi la sfida è determinare la posizione di questi terremoti marziani quando si ha solo un singolo strumento,” ha detto Tkalčić in una dichiarazione via email.
InSight è atterrato a soli 4,5 gradi a nord dell’equatore marziano, ma ben all’interno delle Pianure Settentrionali a Elysium Planitia. La posizione è stata scelta per la maggiore quantità di luce solare vicino all’equatore per alimentare i pannelli solari del lander e la facilità di atterraggio. Tuttavia, Tkalčić ha detto che la scelta è stata molto fortunata, essendo approssimativamente alla stessa distanza tra i siti dei due gruppi. Questo ha reso i confronti molto più facili. Tkalčić ha detto che la causa del gruppo di terremoti è ancora sconosciuta. “La causa non è ben compresa per nessun terremoto marziano diverso dagli impatti di meteoriti,” ha detto Tkalčić. “Non sappiamo ancora se siano di origine vulcanica.”
I lander e i rover marziani di successo sono stati concentrati in modo schiacciante nelle pianure. È più facile atterrare lì, con più dell’atmosfera sottile marziana per rallentare un paracadute, e l’emisfero è considerato un candidato migliore per trovare segni di vita dal tempo in cui l’acqua scorreva verso le pianure. L’esplorazione sismica potrebbe richiedere di avventurarsi negli altopiani. Lo studio è ad accesso aperto in Geophysical Research Letters.