Mars seismicitet

Den 26. november 2018, NASA InSight-landeren blev med succes sat ned på Mars i Elysium Planitia-regionen. Halvfjerds Mars dage senere, missionens seismometer SEIS begyndte at registrere planetens vibrationer. Et team af forskere og ingeniører ved ETH Zürich, ledet af ETH professor Domenico Giardini, havde leveret SEIS styreelektronikken og er ansvarlig for Marsquake Service. Sidstnævnte er ansvarlig for den daglige tolkning af de data, der transmitteres fra Mars, i samarbejde med den schweiziske seismologiske tjeneste ved ETH Zürich. Nu, journalen Natur Geovidenskab offentliggjort en række artikler om resultaterne af missionen i de første måneder af operationen på Mars.

Som rapporteret i disse artikler, InSight registrerede 174 begivenheder indtil udgangen af ​​september 2019. Siden da, målingerne har fortsat ført til mere end 450 observerede marskælv i dag, som endnu ikke er analyseret i detaljer. Dette tegner sig for en begivenhed om dagen i gennemsnit.

Dataene gør det muligt for forskere at observere, hvordan seismiske bølger bevæger sig gennem planeten og afsløre dens indre karakteristika - svarende til, hvordan røntgenstråler bruges i medicinsk tomografi. Før InSight landede, forskere havde udviklet en lang række mulige modeller til at repræsentere den røde planets indre struktur. De registrerede marskælv, allerede efter nogle måneder, gøre det muligt at forfine forståelsen af ​​planetens struktur og reducere usikkerheden.

Det er udfordrende at tolke marsquake-data

Marskælv ligner de seismiske begivenheder, vi ser på Jorden, selvom de generelt er af mindre størrelse. De 174 registrerede marskælv kan kategoriseres i to familier:Den ene omfatter 24 lavfrekvente hændelser med størrelsesorden mellem 3 og 4, som dokumenteret i papirerne, med bølger, der forplanter sig gennem Mars-kappen. En anden familie af marskælv omfatter 150 begivenheder med mindre størrelser, lavere hypocentral dybde og højfrekvente bølger fanget i Mars skorpen.

"Marskælv har karakteristika, der allerede er observeret på Månen under Apollo-æraen, med en lang signalvarighed (10 til 20 minutter) på grund af Marsskorpens spredningsegenskaber, " forklarer ETH professor Giardini. Generelt, imidlertid, han siger, at fortolke marsquake-data er meget udfordrende og i de fleste tilfælde, det er kun muligt at identificere afstanden, men ikke den retning, hvorfra bølgerne ankommer.

InSight landede på en tynd, sandet lag

InSight åbner en ny æra for planetarisk seismologi. SEIS-ydelsen oversteg hidtil forventningerne, i betragtning af de barske forhold på Mars, kendetegnet ved temperaturer fra minus 80 til 0 grader celsius hver dag og af kraftige vindsvingninger. Vinden ryster faktisk InSight-landeren og dens instrumentering i løbet af dagen, hvilket fører til et højt niveau af omgivende støj. Imidlertid, ved solnedgang, vinden falder til ro, hvilket tillader registrering af de mest stille seismiske data, der nogensinde er indsamlet i solsystemet. Som resultat, de fleste seismiske hændelser opdaget på Mars af SEIS fandt sted i de stille nattetimer. Det udfordrende miljø kræver også, at man omhyggeligt skelner mellem seismiske hændelser og signaler, der stammer fra landerens bevægelser, andre instrumenter eller atmosfærisk-inducerede forstyrrelser.

Hamringen af ​​HP3-instrumentet (endnu et InSight-eksperiment) og den tætte passage af hvirvelvinde (støvdjævle), optaget af SEIS, give mulighed for at kortlægge de fysiske egenskaber af de lavvandede jordlag lige under stationen. Vi ved nu, at SEIS landede på en tynd, sandet lag når et par meters dybde, midt i et 20 meter bredt gammelt nedslagskrater. På større dybder, Marsskorpen har egenskaber, der kan sammenlignes med Jordens krystallinske massiver, men ser ud til at være mere sprækket. Udbredelsen af ​​de seismiske bølger tyder på, at den øvre kappe har en stærkere dæmpning sammenlignet med den nederste kappe.

Seismisk aktivitet også induceret af tektonisk stress

InSight landede i et ret stille område på Mars, da ingen begivenheder i nærheden af ​​stationen er blevet registreret indtil nu. De tre største begivenheder fandt sted i Cerberus Fossae-regionen omkring 1.500 km væk. Det er et tektonisk gribesystem, forårsaget af vægten af ​​Elysium Mons, den største vulkan i Elysium Planitia-området. Dette giver stærke beviser for, at seismisk aktivitet på Mars ikke kun er en konsekvens af afkølingen og dermed planetens skrumpning, men også induceret af tektonisk stress. Den samlede seismiske energi, der frigives på Mars, ligger mellem Jordens og Månen.

SEIS, komplementær til andre InSight-målinger, bidrog også meningsfuldt med data for bedre at forstå de meteorologiske processer på Mars. Instrumentets følsomhed over for både vind og atmosfærisk tryk gjorde det muligt at identificere meteorologiske fænomener, der er karakteristiske for Mars, herunder de mange støvdjævle, der passerer rumfartøjet hver eftermiddag.