Risforskere bruger InSight til dybe Mars-målinger

Ved at bruge data fra NASAs InSight Lander på Mars, Rice University seismologer har foretaget de første direkte målinger af tre underjordiske grænser fra skorpen til kernen af ​​den røde planet.

"I sidste ende kan det hjælpe os med at forstå planetarisk dannelse, " sagde Alan Levander, medforfatter til en undersøgelse tilgængelig online i denne uge i Geofysiske forskningsbreve . Mens tykkelsen af ​​Mars' skorpe og dybden af ​​dens kerne er blevet beregnet med en række modeller, Levander sagde, at InSight-dataene tillod de første direkte målinger, som kan bruges til at tjekke modeller og i sidste ende til at forbedre dem.

"I fravær af pladetektonik på Mars, dens tidlige historie er for det meste bevaret sammenlignet med Jorden, " sagde studie medforfatter Sizhuang Deng, en ris kandidatstuderende. "Dybdeestimaterne af Mars seismiske grænser kan give indikationer for bedre at forstå dens fortid såvel som dannelsen og udviklingen af ​​terrestriske planeter generelt."

At finde spor om Mars' indre og de processer, der dannede det, er nøglemål for InSight, en robotlander, der landede i november 2018. Sondens kuppelformede seismometer gør det muligt for videnskabsmænd at lytte til svage rumlen inde på planeten, på samme måde som en læge kunne lytte til en patients hjerteslag med et stetoskop.

Seismometre måler vibrationer fra seismiske bølger. Som cirkulære krusninger, der markerer stedet, hvor en småsten forstyrrede overfladen af ​​en dam, seismiske bølger strømmer gennem planeter, markerer placeringen og størrelsen af ​​forstyrrelser såsom meteorangreb eller jordskælv, som passende kaldes marskælv på den røde planet. InSights seismometer registrerede mere end 170 af disse fra februar til september 2019.

Seismiske bølger ændres også subtilt, når de passerer gennem forskellige slags sten. Seismologer har studeret mønstrene i seismografiske optagelser på Jorden i mere end et århundrede og kan bruge dem til at kortlægge placeringen af ​​olie- og gasforekomster og meget dybere lag.

"Den traditionelle måde at undersøge strukturer under Jorden på er at analysere jordskælvssignaler ved hjælp af tætte netværk af seismiske stationer, " sagde Deng. "Mars er meget mindre tektonisk aktiv, hvilket betyder, at det vil have langt færre marskælv-begivenheder sammenlignet med Jorden. I øvrigt, med kun én seismisk station på Mars, vi kan ikke anvende metoder, der er afhængige af seismiske netværk."

Levander, Rice's Carey Crone er professor i jorden, Miljø- og planetvidenskab, og Deng analyserede InSights seismologidata fra 2019 ved hjælp af en teknik kaldet autokorrelation af omgivende støj. "Den bruger kontinuerlige støjdata optaget af den enkelte seismiske station på Mars til at udtrække udtalte reflektionssignaler fra seismiske grænser, " sagde Deng.

Den første grænse, Deng og Levander målte, er skellet mellem Mars' skorpe og kappe næsten 22 miles (35 kilometer) under landeren.

Den anden er en overgangszone i kappen, hvor magnesiumjernsilikater gennemgår en geokemisk ændring. Over zonen, grundstofferne danner et mineral kaldet olivin, og under det, varme og tryk komprimerer dem til et nyt mineral kaldet wadsleyit. Kendt som olivin-wadsleyit-overgangen, denne zone blev fundet 690-727 miles (1, 110-1, 170 kilometer) under InSight.

"Temperaturen ved olivin-wadsleyit-overgangen er en vigtig nøgle til at bygge termiske modeller af Mars, " sagde Deng. "Fra dybden af ​​overgangen, vi kan nemt beregne trykket, og med det, vi kan udlede temperaturen."

Den tredje grænse, han og Levander målte, er grænsen mellem Mars' kappe og dens jernrige kerne, som de fandt omkring 945-994 miles (1, 520-1, 600 kilometer) under landeren. Bedre forståelse af denne grænse "kan give information om planetens udvikling fra både et kemisk og termisk synspunkt, " sagde Deng.