Gli scienziati della Penn State stanno studiando l’uso dei segnali sismoelettrici dei terremoti su Marte per identificare la presenza di acqua nelle profondità del sottosuolo. Questa tecnica, basata sul rilevamento dei campi elettromagnetici generati dalle onde sismiche, potrebbe fornire nuove informazioni sulle falde acquifere marziane e sulla distribuzione dell’acqua.
Potenziale dei terremoti su Marte per rilevare l’acqua nel sottosuolo
L’acqua liquida su Marte, se presente oggi, potrebbe essere sepolta troppo in profondità per essere rilevata con i metodi tradizionali utilizzati sulla Terra. Tuttavia, una nuova tecnica che prevede l’analisi dei martemoti – i terremoti su Marte – potrebbe fornire una svolta, hanno indicato gli scienziati della Penn State.
Mentre i terremoti viaggiano attraverso le falde acquifere sotterranee, generano segnali elettromagnetici. In uno studio pubblicato su JGR Planets, i ricercatori hanno dimostrato come questi segnali potrebbero potenzialmente rivelare la presenza di acqua a diverse miglia sotto la superficie di Marte. L’autore principale Nolan Roth, un dottorando del Dipartimento di Geoscienze della Penn State, ha ritenuto che questo metodo potrebbe aprire la strada all’analisi dei dati delle future missioni su Marte.
Roth ha dichiarato: “La comunità scientifica ha delle teorie secondo cui Marte ha avuto oceani in passato e che, nel corso della sua storia, tutta quell’acqua è andata via. Ma ci sono prove che dell’acqua sia intrappolata da qualche parte nel sottosuolo. Semplicemente non siamo riusciti a trovarla. L’idea è che, se riusciamo a trovare questi segnali elettromagnetici, allora potremmo trovare l’acqua su Marte”.
Gli scienziati, per trovare acqua sulla Terra, possono usare strumenti come il radar a penetrazione per mappare il sottosuolo. Ma questa tecnologia non è efficace a miglia sotto la superficie, profondità in cui potrebbe esserci acqua su Marte. Quindi hanno proposto un nuovo impiego del metodo sismoelettrico, una tecnica recente per la caratterizzazione non invasiva del sottosuolo terrestre.
Durante un terremoto, le onde sismiche attraversando le falde acquifere sotterranee generano campi elettromagnetici a causa delle diverse proprietà di propagazione tra rocce e acqua. Questi segnali, rilevabili da sensori in superficie, forniscono informazioni sulla profondità, il volume, la posizione e la composizione chimica delle falde acquifere.
Vantaggi dei segnali sismoelettrici su Marte
Roth ha spiegato: “Se rilevassimo le onde sismiche marziane che si propagano nel sottosuolo e attraversano falde acquifere, queste genererebbero dei singolari e straordinari segnali di campi elettromagnetici. L’analisi di tali segnali permetterebbe di confermare la presenza di acqua allo stato liquido su Marte in tempi recenti”.
Sulla Terra, ricca di acqua, l’impiego di questo metodo per il rilevamento di falde acquifere attive risulta complesso a causa della presenza diffusa di acqua nel sottosuolo, anche al di fuori delle falde stesse. Tale condizione genera segnali elettrici addizionali durante il passaggio delle onde sismiche attraverso il terreno, creando un “rumore di fondo” che ostacola la distinzione dai segnali provenienti dalle falde acquifere, come precisano gli scienziati. Per un’identificazione e una caratterizzazione accurate, è quindi necessario sviluppare tecniche per separare questo rumore di fondo dai segnali utili.
Tieyuan Zhu, Professore associato di geoscienze alla Penn State e consigliere e coautore di Roth ha dichiarato: “Su Marte, dove la superficie è certamente secca, non è necessaria alcuna separazione del genere. A differenza di come spesso appaiono i segnali sismoelettrici sulla Terra, la superficie di Marte rimuove naturalmente il rumore ed espone dati utili che ci permettono di caratterizzare diverse proprietà delle falde acquifere”.
I ricercatori hanno creato un modello del sottosuolo marziano e hanno aggiunto falde acquifere per simulare il funzionamento del metodo sismoelettrico. Hanno scoperto che possono utilizzare con successo la tecnica per analizzare i dettagli delle falde acquifere, tra cui quanto sono spesse o sottili e le loro proprietà fisiche e chimiche, come la salinità.
Roth ha dichiarato: “Se riusciamo a interpretare correttamente questi segnali, potremo risalire alle caratteristiche delle falde acquifere stesse. Questo ci fornirebbe una quantità di informazioni senza precedenti per comprendere l’acqua presente su Marte oggi e come sia cambiata nel corso degli ultimi 4 miliardi di anni. Un progresso davvero significativo”.
Utilizzo di dati e strumenti esistenti su Marte
Roth ha affermato che il lavoro futuro, a sorpresa, riguarderà l’analisi dei dati già raccolti su Marte.
Il lander Insight della NASA, lanciato nel 2018, ha consegnato su Marte un sismometro che ha ascoltato i terremoti marziani e mappato il sottosuolo. Tuttavia, i sismometri hanno difficoltà a distinguere l’acqua dal gas o da rocce meno dense.
La missione, tuttavia, ha incluso anche un magnetometro come strumento diagnostico per aiutare il sismometro. Combinando i dati del magnetometro e del sismometro si potrebbero rivelare segnali sismoelettrici.
I ricercatori hanno affermato che l’invio di un magnetometro dedicato, destinato a condurre esperimenti scientifici durante le future missioni della NASA, potrebbe potenzialmente produrre risultati ancora migliori.
Zhu ha concluso: “Questo non dovrebbe essere limitato a Marte: la tecnica ha il potenziale, ad esempio, per misurare lo spessore degli oceani ghiacciati su una luna di Giove. Il messaggio che vogliamo dare alla comunità è che esiste questo promettente fenomeno fisico – che ha ricevuto meno attenzione in passato – che potrebbe avere un grande potenziale per la geofisica planetaria”.
