Scoperte

Segnali Sismici dal Sistema Solare

Insieme con Valentina Galluzzi andiamo a scoprire qualcosa in più sull'attività sismica sui pianeti rocciosi del Sistema Solare.

Aggiornato il 18 Gennaio 2021

Gran parte di ciò che sappiamo sulle profondità della Terra è stato svelato da studi sismologici. Il nostro pianeta trema, e questa non è una novità, ma tremano anche i suoi compagni in orbita attorno al Sole. Tracciare un identikit sismico del sistema solare non è un’operazione semplice: se ne occupa la geologia planetaria, che cerca risposte applicando le conoscenze della geologia ai pianeti con la stessa struttura del nostro, chiamati per questo terrestri. I quattro corpi celesti più interni del sistema solare – Mercurio, Venere, Terra e Marte – si assomigliano, infatti, e sono composti da rocce e metalli. Conosciamo i terremoti sulla Terra: cosa cambia sui pianeti simili al nostro?

Un terremoto è un movimento della crosta solida di un pianeta a causa dell’azione di forze accumulate all’interno: la conseguenza è un rilascio di energia e di onde sismiche, con rottura delle rocce, spiega a EduINAF Valentina Galluzzi, geologa planetaria dell’INAF-IAPS.
Tutti i fenomeni che deformano su larga scala la crosta di un pianeta sono chiamati tettonici: ma mentre la crosta della Terra è frammentata in placche (da qui il nome “tettonica a placche”), sugli altri pianeti e satelliti la crosta non è frammentata, è un unico blocco, che può in ogni caso subire deformazioni.

Il panorama geologico nel nostro sistema solare è dunque variegato: la Terra ha il suolo più dinamico, ma tutti i corpi planetari geologicamente attivi possono essere palcoscenici per terremoti.

Ovunque ci sia un crosta fragile questa può deformarsi, mostrando faglie. Mercurio ne ha molte sulla sua superficie, Venere è dominata da vulcani e catene montuose, frutto di attività sismiche e simili a quelle terrestri; Marte ha regioni tettonicamente diverse e qualche vulcano. Di certo, terremoti importanti si sono verificati nella storia di questi pianeti, commenta Valentina Galluzzi.

Gli scenari dell’esplorazione sismica non si limitano dunque al nostro mondo ma attraversano i confini del sistema solare: l’obiettivo è di studiare le viscere degli altri pianeti per chiarire come si è formato ed evoluto il nostro.

Martemoti e scosse lunari

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Mars Insight. NASA

L’esplorazione umana e quella geologica dello spazio hanno lo stesso punto di partenza: la Luna. Tutto ha inizio fra gli anni ’60 e ’70 con le missioni Apollo, che posizionano una rete di sismometri ad ascoltare le vibrazioni del satellite. I dati raccolti mostrano come il paesaggio sia plasmato da periodici “lunamoti“, in inglese moonquakes, e come diverse zone della Luna tremino. Mentre le missioni Apollo monitorano i movimenti lunari, falliscono i primi tentativi di indagare il sottosuolo di Marte e Venere. La missione Viking della NASA infatti registra solo vento sulla superficie marziana, mentre la sonda Soviet Venera dell’Unione Sovietica, sopravvive solo poche ore su Venere: la ricerca si rivela infruttuosa.
La sismologia planetaria tace fino al 2018, con l’arrivo sul pianeta rosso del lander della NASA InSight. La sonda ha rilevato un debole segnale, denominato Martian Sol 128, il primo chiaro evento proveniente dall’interno e non da fenomeni esterni. Questo tremore ha segnato la nascita della sismologia marziana. InSight ha imparato dai precedenti fallimenti: ha infatti utilizzato strumenti molto sensibili per percepire i deboli rumori sul suolo rosso, più silenzioso di quello terrestre, e per distinguere le agitazioni profonde da quelle superficiali non rilevanti, come il vento. 174 sono i “martemoti” (marsquakes) registrati in meno di un anno. La maggior parte di questi assomiglia alle vibrazioni interne al terreno lunare, onde sismiche che rimbalzano attraversando la superficie del pianeta rosso. Una piccola parte di eventi a bassa frequenza mostra invece un modello d’onda simile ai terremoti sul nostro pianeta. I martemoti sembrano avere dunque caratteristiche simili sia agli episodi lunari che a quelli terrestri e i planetologi identificano un filo conduttore nei fenomeni che li generano.

Le principali cause di terremoti nel sistema solare sono legate da un lato alla formazione o la riattivazione di una faglia e dall’altro a esplosioni, sia interne come nel caso della presenza di vulcani, che esterne, dovute per esempio all’impatto di asteroidi. Faglie e vulcani sono presenti su tutti i pianeti rocciosi e anche su alcuni satelliti. Per la Luna si pensa che la causa sia invece la forza di marea (legata all’attrazione molto intensa che la Terra esercita sul satellite, fino a modificarne la forma). Tutti i pianeti rocciosi, inoltre, si sono raffreddati col passare del tempo e il raffreddamento ha causato una contrazione della superficie: restringendosi il pianeta ha frantumato la sua crosta in faglie generando scosse sismiche, spiega Valentina Galluzzi.

Obiettivo su Mercurio

Così come Marte e la Luna, anche Mercurio attira l’attenzione dei ricercatori. Tracciare una carta geologica del pianeta sarà il compito di BepiColombo, satellite lanciato nel 2018 da una collaborazione tra le agenzie spaziali europea ESA e giapponese JAXA: l’ingresso nell’orbita del pianeta è previsto per fine 2025. La sonda indagherà interno, superficie, esosfera (involucro esterno simile ma non uguale a un’atmosfera) e molto altro.

BepiColombo non porta con sé dei sismometri, precisa Valentina Galluzzi, ma le sue camere potranno investigare le strutture del pianeta ad altissima risoluzione e trovare indizi visivi sulla loro potenzialità sismica. Alcuni studi hanno mostrato lievi attività su Mercurio: le ipotesi si basano sull’evidenza che alcune faglie sono morfologicamente molto fresche e quindi potenzialmente attive. Tuttavia ‘morfologicamente fresco’, in tempi geologici, potrebbe significare vecchio di qualche decina di milioni di anni, tempi con cui sulla Terra, si definisce una faglia disattivata.

Conosciamo ancora poco di Mercurio a causa della sua natura estrema: è il più piccolo pianeta del sistema solare, il più vicino al Sole e quello con escursione termica fra giorno e notte maggiore. Il poco che sappiamo è frutto del lavoro dei predecessori di BepiColombo, le due sonde americane Mariner e Messenger, le prime a svelare indizi chiave sul suo aspetto e sulla sua evoluzione. La crosta di Mercurio non solo porta le cicatrici di un’intensa attività, ma va restringendosi: nel tempo infatti Mercurio è “dimagrito”, il suo raggio è diminuito in seguito alla contrazione e al raffreddamento tipico di tutti i pianeti rocciosi. Tutte attività, queste, celate dalla crosta.

L’aspetto più affascinante della geologia planetaria è anche l’ostacolo più grande: il fatto che non possiamo toccare con mano queste superfici. Dobbiamo analizzare più fenomeni, spesso molto diversi tra loro e trovare quel filo conduttore che li unisce. Investigare geologicamente un pianeta porta a studiare anche tutti gli altri, fornendoci un quadro affascinante su cosa abbia reso la Terra il pianeta vivo per eccellenza, conclude Valentina Galluzzi.

Quello della sismologia planetaria è dunque un racconto corale che coinvolge mondi diversi e simili allo stesso tempo.

Per approfondire, risorse didattiche su EduINAF:

Scritto da

eduinaf_avatar_autori Giulia Fabriani

Dopo la laurea in Astronomia e Astrofisica alla Sapienza di Roma, mi sono specializzata, sempre alla Sapienza, con un master in comunicazione e giornalismo scientifico. Come insegnante di fisica nelle scuole superiori della capitale motivo le nuove generazioni allo studio di materie scientifiche, partendo dai fondamenti della scienza. Collaboro con associazioni di divulgazione scientifica dell’Università di Tor Vergata di Roma, per le quali curo rubriche editoriali, e scrivo per diverse testate giornalistiche fra cui Le Scienze, Scienza In Rete e Sapere Scienza.

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