Los investigadores imperiales demuestran que los «terremotos marcianos» son causados por señales sísmicas provenientes de impactos de meteoritos que llegan más lejos y a mayor profundidad de lo que se creía hasta ahora.
Dos estudios internacionales en los que participaron investigadores del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica del Imperial College de Londres y del Centro de Espacio y Habitabilidad de la Universidad de Berna en Suiza, utilizaron inteligencia artificial (IA) para detectar un vínculo entre la actividad sísmica causada por impactos de meteoritos y los “martemotos” registrados por la misión InSight de la NASA .
Los estudios, publicados en la revista Geophysical Research Letters , analizaron todos los impactos de meteoritos en Marte cerca del módulo de aterrizaje InSight de la NASA entre diciembre de 2018 y diciembre de 2022. Se utilizó inteligencia artificial para identificar nuevos impactos en decenas de miles de datos de imágenes orbitales capturados por el Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la agencia , que luego el equipo comparó con los datos sísmicos recopilados por el módulo de aterrizaje InSight de la NASA. Imperial también proporcionó los microsismómetros de silicio que forman parte de la carga útil que realizó esta detección sísmica.
El investigador imperial Dr. Constantinos Charalambous dijo: “ Estos datos recién extraídos son emocionantes porque revelan que los impactos de meteoritos en Marte ocurren aproximadamente el doble de veces de lo que estimaron los estudios de imágenes orbitales anteriores.
“Solíamos pensar que la energía de la mayoría de los eventos sísmicos detectados por InSight quedaba atrapada en la corteza marciana. Ahora, entendemos que las ondas sísmicas de algunos impactos pueden seguir un camino más profundo y rápido —lo llamamos una autopista sísmica— a través de la corteza y hacia las profundidades del manto, lo que permite que los terremotos alcancen regiones más distantes del planeta”.
El profesor Tom Pike, del equipo del Imperial College, añadió: «Estos resultados demuestran el poder de analizar en profundidad múltiples conjuntos de datos de Marte. Sin los datos sísmicos, no habríamos sabido dónde buscar un impacto en las imágenes orbitales y, sin las imágenes orbitales, no habríamos podido localizar la fuente de la energía sísmica que detectamos con InSight.
Y añadió: “El hecho de que hayamos podido identificar un impacto en un solo píxel de la cámara orbital de baja resolución de MRO, diseñada para el monitoreo diario del clima, demuestra lo esencial que es combinar estos grandes conjuntos de datos. ¡La potencia y la velocidad de la IA nos han permitido encontrar la proverbial aguja en el pajar!”.
Ahora, el próximo paso para los investigadores será reevaluar sus modelos de la composición y estructura del interior de Marte para explicar cómo las señales pueden llegar tan profundamente.
El aprendizaje automático ayuda a detectar nuevos impactos
Un algoritmo de aprendizaje automático desarrollado en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de CalTech para detectar impactos de meteoritos en Marte jugó un papel clave en estos estudios.
En cuestión de horas, la herramienta de inteligencia artificial puede examinar decenas de miles de imágenes en blanco y negro captadas por la cámara de contexto de MRO para encontrar nuevos impactos. A continuación, se utilizaron los datos del sistema de imágenes por emisión térmica (THEMIS) a bordo del orbitador Odyssey de la NASA y de la cámara estéreo de alta resolución (HRSC) de Mars Express para determinar el momento en que se produjeron, y los datos del sistema de imágenes de superficie en color y estéreo ( CaSSIS) de la ESA se utilizaron para verificar y caracterizar con precisión todos los impactos identificados.
Los investigadores estiman que si hubieran completado todo este proceso utilizando el ojo humano, les habría llevado años procesar el mismo volumen de imágenes con el mismo nivel de precisión.
El equipo utilizó inteligencia artificial para buscar cráteres en un radio de aproximadamente 3000 kilómetros desde la ubicación de InSight en una región especialmente propensa a los terremotos conocida como Cerberus Fossae, con la esperanza de encontrar algunos que se hubieran producido mientras el sismómetro del módulo de aterrizaje estaba registrando datos. Al comparar imágenes de antes y después a lo largo de un período de tiempo, pudieron determinar si un cráter era reciente.
La IA encontró 123 cráteres nuevos para comparar con los datos de InSight; 49 de ellos coincidían potencialmente con los terremotos detectados por el módulo de aterrizaje. El Dr. Charalambous y otros sismólogos filtraron aún más ese conjunto de datos e identificaron un cráter de impacto de 21,5 metros de diámetro en Cerberus Fossae.
Este cráter proporcionó una ubicación definitiva de la fuente, que estaba casi al doble de distancia de InSight de lo que los científicos habrían pensado, basándose en la energía sísmica del terremoto. Esto solo podría explicarse por el hecho de que la energía sísmica tomó una ruta más directa a través del manto del planeta.
Esta imagen muestra las consecuencias de una roca procedente del espacio que se estrelló contra Marte en febrero de 2021, provocando ondas sísmicas que alcanzaron la nave espacial InSight de la NASA , situada a 1.640 km de distancia. El impacto dejó un cráter de 21 metros de diámetro y abolló un área de unos 1.400 metros . La explosión fue captada en esta imagen por el Orbitador de Gases Traza ExoMars ( TGO ) de la ESA utilizando su Sistema de Imágenes de Superficie en Color y Estéreo ( CaSSIS ) . Como suele ser el caso de las imágenes de CaSSIS , se trata de una imagen en falso color creada utilizando canales pancromáticos, azules y de infrarrojo cercano, como se describe aquí . Crédito @ESA
Impactos de meteoritos en Marte versus la Tierra
Los impactos de meteoritos y los «martemotos» resultantes son una de las principales fuerzas que moldean la superficie de planetas como Marte. Según los datos sísmicos de la misión InSight de la NASA, Marte experimenta entre 280 y 360 meteoritos que crean cráteres de más de 8 metros de diámetro cada año. Esto es aproximadamente tres veces más impactos que en la Tierra.
Esto se debe a que el planeta rojo está mucho más cerca del cinturón de asteroides y su atmósfera más delgada ofrece mucha menos protección contra la caída de meteoritos: no se queman tanto ni tan rápido como cuando entran en la atmósfera más densa de la Tierra. Si bien Marte tiene solo la mitad del diámetro de la Tierra, su superficie tiene casi la misma área que la tierra firme de la Tierra, lo que significa que el área que se podría monitorear en cada planeta es aproximadamente comparable.
Una nueva era de “big data” en la ciencia planetaria
Cuanto más estudien los científicos los datos de InSight, mejor podrán distinguir las señales que se originan en el interior del planeta (causadas por el agrietamiento de las rocas bajo el calor y la presión) de las causadas por impactos de meteoritos. Los impactos ayudarán a los científicos a refinar aún más la forma de distinguir estas señales.
Ahora que los investigadores tienen acceso a este vasto banco de datos de sondas espaciales como el módulo de aterrizaje Insight de la NASA, el mismo principio de aprendizaje automático ya se está aplicando de otras maneras. Por ejemplo, para identificar otras formas de relieve en Marte y la Luna de la Tierra y aumentar nuestra comprensión de su geología e historia.
Los científicos e ingenieros espaciales también podrían utilizar esta nueva comprensión de los vínculos entre las tasas de impacto y los tamaños de los cráteres y la dinámica de la superficie marciana para evaluar mejor los riesgos potenciales para las naves espaciales robóticas, las sondas y la futura exploración humana en Marte. Los riesgos potenciales incluyen daños por impactos de meteoritos, perturbaciones de la superficie y cambios en las condiciones atmosféricas locales, todo lo cual podría afectar la seguridad y la longevidad del equipo y la tripulación. Imperial College London News. H. S. Traducido al español
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