In Elysium Planitia, la seconda regione vulcanica più grande di Marte, è presente uno strato sedimentario inatteso poco profondo, inserito tra i flussi di lava. Questo è quanto suggerisce la prima mappa in assoluto del sottosuolo marziano creata ascoltando il vento che riverbera attraverso gli strati di terreno sotto i piedi del lander.

InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) è atterrato su Marte nel 2018 per studiare i deboli "marsquakes", cioè i terremoti marziani.

I dati registrati dal Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS) hanno già permesso agli scienziati di determinare approssimativamente le dimensioni e la composizione del nucleo di Marte, nonché della natura del suo mantello e lo spessore della crosta. Ora, una nuova tecnica sviluppata e messa a punto sulla Terra, ha permesso a un team di geofisici svizzeri, guidato dal Dr. Cédric Schmelzbach dello Swiss Federal Institute of Technology (ETH) di Zurigo, di sbirciare direttamente sotto la superficie del pianeta e scoprire cosa si nasconde entro i primi 200 metri di profondità.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Communications


La tecnica

"Abbiamo utilizzato una tecnica che è stata sviluppata qui sulla Terra per caratterizzare i luoghi a rischio sismico e per studiare la struttura del sottosuolo", ha spiegato Cedric Schmelzbach, geofisico presso l'ETH.
"La tecnica si basa sulla vibrazione ambientale", ha detto. "Sulla Terra ci sono gli oceani e i venti, che fanno tremare il terreno in continuazione e lo scuotimento che si può misurare contiene un'impronta del sottosuolo".
In sostanza, il trambusto in superficie fa vibrare il terreno. Queste minuscole vibrazioni si propagano in profondità e possono essere captate da strumenti sensibili in superficie.

Marte, ha detto Schmelzbach, è molto più silenzioso della Terra. Non c'è un oceano di acqua liquida sul pianeta e il vento è molto più debole perché l'atmosfera è molto più sottile. Inoltre, mentre sulla Terra i geologi potrebbero utilizzare innumerevoli stazioni di rilevamento, su Marte ne hanno solo una: il lander InSight. Eppure i risultati sono stati sorprendentemente dettagliati.

Ovviamente, la risoluzione dipende dalla profondità: "Vicino alla superficie possiamo risolvere strati spessi un metro ma a profondità maggiori arriviamo solo a poche decine di metri", ha detto Schmelzbach.


Gli strati di Elysium

Gli autori hanno esaminato il sottosuolo poco profondo, fino a circa 200 metri di profondità.

Proprio sotto la superficie, hanno scoperto uno strato di regolite, composta prevalentemente da materiale sabbioso, di circa 3 metri di spessore. Questo è posta sopra uno strato di ejecta spesso circa 15 metri. Si tratta probabilmente di blocchi grossolani di materile espulso a causa di un impatto, ricaduti poi sulla superficie marziana.

Al di sotto di questi strati superiori, i ricercaori hanno identificato circa 150 metri di rocce basaltiche, cioè colate laviche raffreddate e solidificate, in gran parte coerenti con la struttura prevista dai modelli. Tuttavia, tra questi flussi di lava, tra i 30 e i 70 metri di profondità, la mappa ha svelato uno strato aggiuntivo di 30-40 metri di spessore con bassa velocità sismica. Tale caratteristica suggerisce sia costituito da materiali sedimentari deboli rispetto agli strati di basalto più forti.

I ricercatori hanno confrontato i due strati di lava che abbracciano questo sedimento con precedenti studi sulla geologia dei crateri vicini. Questi dati hanno permesso loro di collocare le origini delle rocce basaltiche in due importanti periodi della storia geologica di Marte: circa 1,7 miliardi (Periodo Amazzoniano) e 3,6 miliardi di anni fa (Periodo Esperiano), rispettivamente. Ma l'origine dello strato sedimentario, stretto tra due strati solidificati di lava antica, è ancora un mistero.

"Stiamo ancora lavorando su come interpretarlo e su come datare l'età di questo strato", ha detto Schmelzbach. "Ma ci dice che probabilmente la storia geologica di quel sito è davvero più complicata di quanto pensassimo inizialmente e che probabilmente in passato erano avvenuti più processi in quel luogo".

In futuro, gli scienziati vorrebbero estendere ulteriormente questa tecnica per scrutare ancora più in profondità, entro i primi chilometri dalla crosta di Marte.