Cientistas encontram um núcleo interno sólido em Marte com 600 km usando dados sísmicos da InSight

Cientistas que vêm “enxergando” o interior do planeta Marte encontraram, no centro mais profundo possível, uma estrutura que ninguém esperava.

Os registos sísmicos da missão InSight indicam que, no núcleo mais interno do planeta, existe uma massa sólida com cerca de 600 quilómetros (373 milhas) de diâmetro. Além de contrariar conclusões anteriores - que descreviam um núcleo macio e “pastoso” de ponta a ponta -, o achado também entra em choque com o que se entende hoje sobre a composição do núcleo marciano.

"Ter um núcleo interno sólido em Marte era algo incomum", disse à ScienceAlert uma equipa liderada pelo sismólogo Huixing Bi, da Universidade de Ciência e Tecnologia da China.

"Estudos iniciais sugeriam que o núcleo marciano contém uma quantidade significativa de elementos leves, o que reduz a temperatura do solidus e torna improvável que o núcleo cristalize, dado que a sua temperatura é relativamente alta."

O que a InSight permitiu ver dentro de Marte

Só nos últimos anos foi possível traçar um mapa confiável da estrutura interna do planeta vermelho. Isso aconteceu porque o módulo InSight, da NASA, levou um sismómetro capaz de registar ondas geradas por sismos e por impactos de meteoritos, enquanto essas vibrações se propagam pelo interior de Marte e respondem de forma diferente conforme a densidade do material atravessado.

O resultado é parecido com um “raio X” do planeta inteiro - mas construído com ondas acústicas.

Entre 2018 e 2022, ao longo de quatro anos, a InSight acompanhou as oscilações no interior de Marte e reuniu dados de centenas de eventos. Esse conjunto permitiu o primeiro retrato interno detalhado do planeta, sugerindo uma arquitetura que lembra a da Terra: uma crosta rígida, um manto fundido e um núcleo denso no centro.

Por que um núcleo interno sólido de Marte é tão surpreendente

Apesar das semelhanças gerais com a Terra, existem diferenças decisivas no interior dos dois planetas - e foi por isso que Bi e os colegas buscaram informações adicionais sobre o núcleo marciano, que se supunha ser mole e “pastoso”.

"Ao contrário da Terra, Marte não tem hoje um campo magnético global", explicaram os investigadores.

"Em vez disso, partes da sua crosta são fortemente magnetizadas, o que nos diz que Marte teve um campo magnético num passado distante. O campo magnético global de um planeta é alimentado por um 'dínamo' no seu núcleo, que depende de uma combinação de convecção térmica e composicional no núcleo externo líquido.

"Na Terra, elementos leves tendem a permanecer no líquido durante a cristalização do núcleo, levando a um líquido residual flutuante no limite do núcleo interno. Acredita-se que esse mecanismo desempenhe um papel importante na sustentação do campo magnético terrestre hoje. Em contraste, para Marte, as coisas parecem funcionar de outra forma."

Também pesa, na surpresa, o que se inferiu sobre a composição do núcleo de Marte. Tal como o da Terra, ele parece ser dominado por ferro - mas com proporções maiores de enxofre, oxigénio e carbono misturados. Esses elementos mais leves, em teoria, deveriam reduzir a temperatura em que a mistura solidifica, definida por um limite conhecido como solidus.

Como a temperatura do núcleo marciano é bem superior a esse limite, a expectativa era de que ele permanecesse macio por completo.

Como impactos substituíram uma rede de sismómetros

Na Terra, o estudo das camadas internas depende de registos de sismos captados por várias estações sísmicas. Em Marte, a InSight operou num único ponto. Para contornar essa limitação, a equipa recorreu a eventos de impacto: rochas grandes ao colidirem com a superfície marciana geram ondas acústicas que atravessam o planeta.

Os investigadores selecionaram 23 impactos com elevada relação sinal-ruído e aplicaram técnicas de análise de arranjo sísmico normalmente usadas em dados provenientes de múltiplas estações terrestres.

"Essa abordagem permitiu isolar fases sísmicas específicas com base em como chegam à estação, com os seus ângulos de incidência e tempos de chegada definidos", disseram os investigadores. "Assim, conseguimos detetar ondas que atravessam o exato centro do núcleo de Marte e também a reflexão no limite do núcleo interno, o que fornece observações críticas para a existência de um núcleo interno sólido."

O que significam P, K e I nas ondas sísmicas

As ondas sísmicas são classificadas de acordo com a forma como se movem pelo interior de um planeta. As ondas P são as mais rápidas, cruzando a crosta e o manto. As ondas K são aquelas que atravessaram o núcleo externo do planeta. Já as ondas I são as que passam pelo núcleo interno, enquanto um i minúsculo indica uma onda que ricocheteou na fronteira externa do núcleo interno.

Essas letras podem ser combinadas para descrever o percurso de uma onda; por exemplo, ondas PKiKP atravessam o manto, entram no núcleo externo, refletem no núcleo interno, saem novamente pelo núcleo externo e regressam ao manto.

As múltiplas evidências sísmicas de um núcleo sólido

Ao analisar os sinais, a equipa não encontrou apenas um indício, mas várias fases independentes apontando para a presença de um núcleo interno sólido em Marte.

"Detetar a onda PKiKP já é, por si só, uma evidência forte, mas também observamos PKKP a chegar mais cedo do que o esperado, o que fornece confirmação adicional. Além disso, o nosso modelo prevê - e os nossos dados confirmam - outras fases relacionadas com o núcleo interno, incluindo PKiKP a distâncias maiores, PKIIKP e até um novo ramo de PKPPKP que atravessa o núcleo interno", explicaram.

"Essas múltiplas fases são cruciais porque se validam mutuamente e todas apontam de forma consistente para a mesma conclusão: Marte realmente tem um núcleo interno sólido."

Ainda não está claro como isso é possível. Será preciso fazer modelagem para investigar as condições de temperatura, pressão e composição envolvidas, assim como a forma como elementos pesados e leves se separam (particionamento), para tentar reproduzir o que os resultados da equipa indicaram.

Mesmo assim, a descoberta é empolgante. Explorar esse cenário pode ajudar a entender com mais profundidade como Marte perdeu o seu dínamo e o seu campo magnético global. Também pode revelar algo sobre a evolução de planetas rochosos - aqueles que os cientistas consideram mais propensos a abrigar vida como a que conhecemos.

"O tamanho e as propriedades do núcleo interno de Marte servem como uma referência crucial para compreender a evolução térmica e química do planeta", disseram os investigadores.

"Obter uma imagem mais clara da formação do núcleo interno - e das suas implicações para a história do campo magnético de Marte - exigirá modelagem mais detalhada, idealmente dentro de uma estrutura de planetologia comparativa."

A pesquisa foi publicada na Nature.