Rejsen til centrum af Mars:En ny kompositionsmodel for den røde planet

Mens InSights seismometer tålmodigt har ventet på det næste store marsskælv for at oplyse dets indre og definere dets skorpe-kappe-kerne struktur, to videnskabsmænd, Takashi Yoshizaki (Tohoku University) og Bill McDonough (Tohoku University og University of Maryland, College Park), har bygget en ny kompositionsmodel til Mars. De brugte sten fra Mars og målinger fra satellitter i kredsløb til at forudsige dybden til dens kerne-kappe-grænse, nogle 1, 800 km under overfladen og har kunnet antyde, at dens kerne indeholder moderate mængder svovl, ilt og brint som lette grundstoffer.

Yoshizaki forklarer, "At kende sammensætningen og den indre struktur af klippeplaneter fortæller os om dannelsesforhold, hvordan og hvornår kernen adskilte sig fra kappen, og timingen og mængden af ​​skorpe udvundet fra kappen."

Tidlige astronomer brugte adskillelsesafstande og omløbsperioder for planeter og deres måner til at bestemme størrelsen, masse og tæthed af disse legemer. Nutidens kredsende rumfartøjer giver flere detaljer om en planets form og tæthed, men fordelingen af ​​tæthed i dens indre er forblevet ukendt. Den seismiske profil af en planet giver denne kritiske indsigt. Når et jordskælv ryster en planet, lydbølger bevæger sig gennem dens indre med hastigheder, der styres af dens indre sammensætning og temperatur. Stærke kontraster i tæthed, for eksempel, sten mod stål, få lydbølger til at reagere anderledes, afslører kerne-kappe-grænsedybden og detaljer om den sandsynlige sammensætning af disse lag.

I slutningen af ​​det 19. århundrede, videnskabsmænd antog en metallisk kerne inde i Jorden, men det var først i 1914, at seismologer påviste dens eksistens i en dybde af 2, 900 km. Seismologer afslørede strukturen af ​​planetens indre, som hjælper med at lokalisere kilder og forstå karakteren af ​​jordskælv. De fire måne-seismometre installeret af Apollo-astronauter definerede månens kerne-kappe-skorpe struktur. Mars, den næstbedst udforskede planet, modtog sit første seismometer fra InSight-missionen i midten af ​​2018.

Kompositionsmodeller for en planet udvikles ved at samle data fra overfladeklipper, fysiske observationer og kondritiske meteoritter, planeternes primitive byggesten. Disse meteoritter er blandinger af sten og metal, ligesom planeterne, som er sammensat af faste stoffer ophobet fra den tidlige soltåge. Forskellige andele af magnesiumoxider, silicium og jern og legeringer af jern og nikkel udgør disse faste stoffer.

Yoshizaki tilføjer, "Vi fandt ud af, at Mars' kerne kun er omkring en sjettedel af dens masse, hvorimod for Jorden, det er en tredjedel af dets masse." Disse resultater stemmer overens med Mars, der har flere iltatomer end Jorden, en mindre kerne, og en rusten rød overflade. De fandt også højere forekomster af flygtige grundstoffer på Mars end Jorden, for eksempel, svovl og kalium, men mindre af disse grundstoffer end i de kondritiske meteoritter.

Seismometeret på NASAs InSight-mission vil direkte teste denne nye model af Mars, når det definerer dybden til Mars-kerne-kappe-grænsen. Sådanne kompositionsmodeller for Mars og Jorden giver fingerpeg om planeternes oprindelse og natur og betingelser for deres beboelighed.