Los científicos de Penn State están investigando el uso de señales sismoeléctricas de martemotos para identificar aguas subterráneas profundas en Marte .
Esta técnica, basada en la detección de campos electromagnéticos generados por ondas sísmicas, podría proporcionar nuevos conocimientos sobre los acuíferos marcianos y la distribución del agua.
El agua líquida en Marte, si estuviera presente hoy, podría estar enterrada demasiado profundamente para ser detectada por los métodos tradicionales utilizados en la Tierra. Sin embargo, una nueva técnica que implica el análisis de martemotos (terremotos en Marte) podría suponer un gran avance, sugieren científicos de Penn State.
Cuando los terremotos viajan a través de acuíferos subterráneos, generan señales electromagnéticas. En un estudio publicado en la revista JGR Planets , los investigadores demostraron cómo estas señales podrían revelar potencialmente la presencia de agua a varios kilómetros bajo la superficie de Marte. El autor principal, Nolan Roth, candidato a doctorado en el Departamento de Geociencias de Penn State, cree que este método podría allanar el camino para analizar los datos de futuras misiones a Marte.
El potencial de los terremotos marcianos para detectar agua subterránea
“La comunidad científica tiene teorías de que Marte solía tener océanos y que, a lo largo de su historia, toda esa agua desapareció”, dijo Roth. “Pero hay evidencia de que algo de agua está atrapada en algún lugar del subsuelo. Simplemente no hemos podido encontrarla. La idea es que, si podemos encontrar estas señales electromagnéticas, entonces encontraremos agua en Marte”.
Si los científicos quieren encontrar agua en la Tierra, pueden utilizar herramientas como el radar de penetración terrestre para mapear el subsuelo. Pero esta tecnología no es eficaz a kilómetros de profundidad, profundidades donde puede haber agua en Marte, dijeron los científicos.
En cambio, los investigadores recomiendan una nueva aplicación del método sismoeléctrico, una técnica más nueva desarrollada para caracterizar de forma no invasiva el subsuelo de la Tierra. Cuando las ondas sísmicas de un terremoto se mueven a través de un acuífero subterráneo, las diferencias en cómo se mueven las rocas y el agua producen campos electromagnéticos. Según los investigadores, estas señales, que pueden ser escuchadas por sensores en la superficie, pueden revelar información sobre la profundidad, el volumen, la ubicación y la composición química del acuífero.
Ventajas de las señales sismoeléctricas en Marte
"Si escuchamos los terremotos que se mueven a través del subsuelo, si pasan a través del agua, crearán estas maravillosas y únicas señales de campos electromagnéticos", dijo Roth. "Estas señales serían un diagnóstico del agua actual en Marte".
En la Tierra rica en agua, utilizar este método para identificar acuíferos activos es un desafío porque existe agua en el subsuelo incluso fuera de los acuíferos, lo que crea otras señales eléctricas a medida que las ondas sísmicas se mueven a través del suelo. Este ruido de fondo debe separarse de las señales de los acuíferos, dijeron los científicos, para una identificación y caracterización precisas.
“En Marte, donde la superficie cercana está ciertamente desecada, no se necesita tal separación”, dijo Tieyuan Zhu, profesor asociado de geociencias en Penn State y asesor y coautor de Roth. “A diferencia de cómo suelen aparecer las señales sismoeléctricas en la Tierra, la superficie de Marte elimina naturalmente el ruido y expone datos útiles que nos permiten caracterizar varias propiedades del acuífero”.
Simulación del subsuelo de Marte en investigación
Los investigadores crearon un modelo del subsuelo marciano y añadieron acuíferos para simular el rendimiento del método sismoeléctrico. Descubrieron que podían utilizar la técnica con éxito para analizar detalles sobre los acuíferos, incluido su espesor y sus propiedades físicas y químicas, como la salinidad.
"Si podemos entender las señales, podemos volver atrás y caracterizar los propios acuíferos", dijo Roth. “Y eso nos daría más limitaciones que nunca antes para comprender el agua en Marte hoy y cómo ha cambiado en los últimos 4 mil millones de años. Y eso sería un gran paso adelante”.
Utilizando datos y herramientas existentes en Marte
Roth dijo que el trabajo futuro implicará, sorprendentemente, analizar datos ya recopilados en Marte.
El módulo de aterrizaje Insight de la NASA , lanzado en 2018 , entregó un sismómetro a Marte que ha estado escuchando marsismos y mapeando el subsuelo. Sin embargo, los sismómetros tienen dificultades para distinguir el agua del gas o de rocas menos densas.
Sin embargo, la misión también incluyó un magnetómetro como herramienta de diagnóstico para ayudar al sismómetro. La combinación de datos del magnetómetro y el sismómetro podría revelar señales sismoeléctricas, dijeron los científicos.
El envío de un magnetómetro dedicado a realizar experimentos científicos en futuras misiones de la NASA podría producir potencialmente resultados aún mejores, dijeron los investigadores.
Ampliando la investigación sismoeléctrica más allá de Marte
“Esto no debería limitarse a Marte: la técnica tiene potencial, por ejemplo, para medir el espesor de los océanos helados en una luna de Júpiter ”, dijo Zhu. “El mensaje que queremos transmitir a la comunidad es que existe este fenómeno físico prometedor, que recibió menos atención en el pasado, que puede tener un gran potencial para la geofísica planetaria”.
Referencia: “Caracterización del agua líquida en acuíferos marcianos profundos: un enfoque sismo-eléctrico” por N. Roth, T. Zhu e Y. Gao, 5 de mayo de 2024, Journal of Geophysical Research: Planets .DOI: 10.1029/2024JE008292
También contribuyó Yongxin Gao, profesor de la Universidad Tecnológica de Hefei en China.
La beca E. Willard y Ruby S. Miller de Penn State y la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China apoyaron a los investigadores que participaron en este trabajo.