Primeiro impacto de meteoroide detectado pela missão InSight da NASA; a imagem foi tirada pelo Mars Reconnaissance Orbiter da NASA usando sua câmera High-Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE). Crédito: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
Uma equipa internacional de investigação estimou que Marte é atingido por 280 a 360 grandes meteoritos anualmente, com base em dados sísmicos de NASAMissão InSight da NASA. Essa taxa é cinco vezes maior do que as estimativas derivadas de imagens orbitais, destacando a eficácia da sismologia em estudos de impacto.
- Pela primeira vez, pesquisadores usam dados sísmicos para estimar uma taxa global de impacto de meteoritos, mostrando que meteoroides do tamanho de uma bola de basquete atingem Marte quase diariamente.
- Sinais sísmicos gerados por impactos mostram que os impactos de meteoritos são cinco vezes mais abundantes do que se pensava anteriormente.
- Dados sísmicos oferecem uma nova ferramenta, além de dados observacionais, para calcular taxas de impacto de meteoritos e planejar futuras missões a Marte.
Uma equipe internacional de pesquisadores derivou a primeira estimativa de impactos globais de meteoritos em Marte usando dados sísmicos. Suas descobertas indicam que entre 280 a 360 meteoritos atingem o planeta a cada ano, formando crateras de impacto maiores que 8 metros (cerca de 26 pés) de diâmetro. Geraldine Zenhaeusern, que coliderou o estudo, comentou: “Essa taxa foi cerca de cinco vezes maior do que o número estimado apenas por imagens orbitais. Alinhadas com imagens orbitais, nossas descobertas demonstram que a sismologia é uma excelente ferramenta para medir taxas de impacto.”
Co-liderado pela ETH Zurique e Colégio Imperial de Londresa pesquisa foi publicada em 28 de junho em Astronomia da Natureza.
“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 possibilitado 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 como causados por impactos de meteoroides.
Este conceito artístico mostra o módulo de pouso InSight da NASA com seus instrumentos implantados na superfície marciana. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Metodologia de detecção de impacto de meteorito
A busca de pesquisa começou em dezembro de 2021, um ano antes da poeira acumulada nos painéis solares pôr fim à missão InSight, quando um grande terremoto distante registrado pelo sismômetro reverberou um sinal sísmico de banda larga por todo o planeta. O sensoriamento remoto associou o terremoto a uma cratera de 150 metros de largura. Para confirmar, a equipe InSight fez uma parceria com a Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) Context Camera (CTX) para procurar outras crateras novas que correspondessem ao momento 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 nova com mais de 100 metros (320 pés) de diâmetro. Crateras menores, no entanto, se formaram quando meteoroides do tamanho de uma bola de basquete atingiram o planeta e que deveriam ser muito mais comuns, permaneceram indefinidas. Agora, o número de impactos de meteoritos é recentemente 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 a cada ano, mas, a menos que eles cruzem o céu noturno, eles raramente são notados. A maioria dos meteoros se desintegra ao entrar na atmosfera da Terra, mas em Marte a atmosfera é 100 vezes mais fina, deixando sua superfície exposta a impactos de meteoritos maiores e mais frequentes.
Até agora, os cientistas planetários confiaram em imagens orbitais e modelos inferidos de impactos de meteoritos bem preservados na Lua, mas extrapolar essas estimativas para Marte provou ser desafiador. Os cientistas tiveram que levar em conta a atração gravitacional mais forte de Marte e sua proximidade com o cinturão de asteroides, o que significa que mais meteoritos atingiram o planeta vermelho. Por outro lado, tempestades de areia regulares resultam em crateras que são muito menos bem 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 sismômetros.
Insights dos dados sismológicos de Marte
Wójcicka explica: “Nós estimamos os diâmetros das crateras a partir da magnitude de todos os VF-marsquakes e suas distâncias, então usamos isso para calcular quantas crateras se formaram ao redor do módulo de pouso InSight ao longo de um ano. Então, extrapolamos esses dados para estimar o número de impactos que acontecem anualmente em toda a superfície de Marte.”
Zenhäusern acrescenta: “Embora novas crateras possam ser melhor vistas em terrenos planos e empoeirados, onde realmente se destacam, esse tipo de terreno cobre menos da metade da superfície de Marte. O sensível sismômetro InSight, no entanto, conseguiu ouvir cada impacto dentro do alcance dos módulos de pouso.”
Implicações para a compreensão da idade geológica de Marte
Assim como as linhas e rugas em nosso rosto, o tamanho e a densidade das crateras de impactos de meteoritos revelam pistas sobre a idade de diferentes regiões de um corpo planetário. Quanto menos crateras, mais jovem é a região do planeta. Vênuspor exemplo, quase não tem crateras visíveis porque sua superfície é continuamente retrabalhada pelo vulcanismo, enquanto Mercúrio e a Lua, com suas superfícies antigas, são fortemente craterizadas. Marte fica entre esses exemplos, com algumas regiões antigas e algumas jovens que podem ser distinguidas pelo número de crateras.
Novos dados mostram que uma cratera de 8 metros (26 pés) acontece em algum lugar na 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 de missões robóticas, mas também 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 – o que era uma meta de missão de nível um da Mars InSight Mission”, diz Domenico Giardini, Professor de Sismologia e Geodinâmica na ETH Zurich e co-Investigador Principal da NASA Mars InSight Mission. “Esses dados influenciam no planejamento de futuras missões a Marte.”
Segundo Zenhäusern e Wójcicka, os próximos passos no avanço desta pesquisa envolvem o uso de aprendizado de máquina tecnologias para auxiliar pesquisadores a identificar mais crateras em imagens de satélite e identificar eventos sísmicos nos dados.
Para mais informações sobre este estudo, veja Como os dados sísmicos do NASA InSight estão reescrevendo a história marciana.
Referência: “Uma estimativa da taxa de impacto em Marte a partir de estatísticas de terremotos de frequência muito alta” por Géraldine Zenhäusern, Natalia Wójcicka, Simon C. Stähler, Gareth S. Collins, Ingrid J. Daubar, Martin Knapmeyer, Savas Ceylan, John F. Clinton e Domenico Giardini, 28 de junho de 2024, Astronomia da Natureza.
DOI: 10.1038/s41550-024-02301-z
