Seismicitet på Mars fuld af overraskelser, i første sammenhængende år med data

SEIS-seismometerpakken fra Mars InSight-landeren har indsamlet sit første kontinuerlige Mars-år med data, afslører nogle overraskelser blandt de mere end 500 marskælv, der er opdaget indtil videre.

På Seismological Society of America (SSA)'s 2021 årsmøde, Savas Ceylan fra ETH Zürich diskuterede nogle af resultaterne fra The Marsquake Service, den del af InSight-jordholdet, der registrerer marskælv og samler planetens seismicitetskatalog.

Marskælv adskiller sig fra jordskælv på en række måder, Ceylan forklarede. Til at starte med, de er meget mindre end jordskælv, med den største begivenhed registreret ved teleseismiske afstande omkring størrelsesordenen 3,6. SEIS er i stand til at detektere disse små hændelser, fordi den seismiske baggrundsstøj på Mars kan være meget lavere end på Jorden, uden den konstante rysten produceret af havets bølger.

"I meget af et Mars-år, fra omkring solnedgang til tidlige timer, Mars atmosfæren bliver meget stille, så der er heller ingen lokal støj, sagde han. Derudover, vores sensorer er optimeret og afskærmet til drift under svære marsforhold, såsom ekstremt lave temperaturer og de ekstreme daglige temperatursvingninger på den røde planet."

Marsquakes kommer også i to forskellige varianter:lavfrekvente begivenheder med seismiske bølger, der forplanter sig i forskellige dybder i planetens kappe, og højfrekvente hændelser med bølger, der ser ud til at forplante sig gennem skorpen. "Med hensyn til hvordan den seismiske energi henfalder over tid, de lavfrekvente hændelser ser ud til at være mere som jordskælv", hvor rystelsen dør relativt hurtigt, Ceylan sagde, "mens de højfrekvente begivenheder ligner måneskælv" vedvarer i længere perioder.

Langt de fleste begivenheder er højfrekvente og finder sted i hundredvis af kilometers afstand fra landeren. "Det er ikke helt klart for os, hvordan disse begivenheder kunne begrænses til kun højfrekvent energi, mens de opstår på så store afstande, sagde han. Oven i købet, hyppigheden af ​​disse begivenheder ser ud til at variere over Mars-året, hvilket er et mønster, som vi slet ikke kender fra Jorden."

Kun en håndfuld marskælv har tydelige seismiske faseankomster - den rækkefølge, som de forskellige typer seismiske bølger ankommer til et sted - som gør det muligt for forskere at beregne retningen og afstanden bølgerne kommer fra. Alle disse marskælv stammer fra et sunket område af overfladen kaldet Cerberus Fossae, omkring 1800 kilometer væk fra InSight Lander.

Cerberus Fossae er en af ​​de yngste geologiske strukturer på Mars, og kan være dannet ved forlængelsesforkastninger eller sætninger på grund af digeplacering. Nylige undersøgelser tyder på, at forlængelsesmekanismen kan være kilden til Cerberus Fossae-skælvene, Ceylan bemærkede, "imidlertid, vi har en lang vej foran os til at kunne forklare de vigtigste tektoniske mekanismer bag disse jordskælv."

Den største udfordring for Marsquake Service og InSight videnskabsteamet har været "at tilpasse sig uventede signaler i dataene fra en ny planet, " sagde Ceylan.

Selvom der var en betydelig indsats for at beskytte SEIS mod ikke-seismisk støj ved at dække det og placere det direkte på Mars-overfladen, dens data er stadig forurenet af vejr- og landerstøj.

"Vi havde brug for at forstå støjen på Mars fra bunden, opdage, hvordan vores seismometre opfører sig, hvordan Mars atmosfære påvirker seismiske optagelser, og finde alternative metoder til at fortolke dataene korrekt, " sagde Ceylan.

Det tog tjenesten et stykke tid at være "sikker på at identificere de forskellige begivenhedstyper, " han tilføjede, "at skelne disse svage signaler fra den rige og varierede baggrundsstøj, og at være i stand til at karakterisere disse nye signaler på en systematisk måde for at give et selvkonsistent katalog."

InSights seismicitetskatalog og data frigives til offentligheden via IPG Paris, IRIS, og PDS på en tre måneders tidsplan, med tre måneders dataforsinkelse.