De første direkte seismiske målinger af Mars afslører en geologisk aktiv planet

De første rapporter om seismisk aktivitet og jordvibrationer på Mars er i. Den røde planet har et moderat niveau af seismisk aktivitet, mellem jorden og månen.

Et internationalt team, der omfatter geologer fra University of Maryland, offentliggjorde foreløbige resultater fra InSight -missionen, som landede en sonde på Mars den 26. november, 2018. Data fra missionens seismiske eksperiment for interiørstruktur (SEIS) gav de første direkte seismiske målinger af Mars 'undergrund og øvre skorpe - det stenede yderste lag på planeten. Resultaterne blev offentliggjort i et særnummer af tidsskriftet Naturgeovidenskab den 24. februar, 2020.

"Dette er den første mission, der fokuserer på at tage direkte geofysiske målinger af enhver planet udover Jorden, og det har givet os vores første reelle forståelse af Mars 'indre struktur og geologiske processer, "sagde Nicholas Schmerr, en adjunkt i geologi ved UMD og en medforfatter af undersøgelsen. "Disse data hjælper os med at forstå, hvordan planeten fungerer, dens seismicitet, hvor aktiv den er, og hvor den er aktiv. "

De seismiske data indsamlet over 235 marsdage viste 174 seismiske hændelser, eller skælv. Af disse, 150 var højfrekvente begivenheder, der forårsager jordskælv, der ligner den, der blev registreret på Månen af ​​Apollo-programmet. Deres bølgeformer viser, at seismiske bølger hopper rundt, når de rejser gennem den heterogene og brudte Mars -skorpe. De øvrige 24 skælv observeret af SEIS var overvejende lavfrekvente hændelser. Tre viste to forskellige bølgemønstre svarende til jordskælv på Jorden forårsaget af bevægelse af tektoniske plader.

"Disse lavfrekvente begivenheder var virkelig spændende, fordi vi ved, hvordan vi analyserer dem og udtrækker oplysninger om undergrundens struktur, "sagde Vedran Lekic, en lektor i geologi ved UMD og en medforfatter af undersøgelsen. "Baseret på hvordan de forskellige bølger formerer sig gennem skorpen, vi kan identificere geologiske lag inden for planeten og bestemme afstanden og placeringen til skælvets kilde. "

Forskerne identificerede kildeplaceringen og størrelsen på tre af lavfrekvente skælv, og mener, at 10 mere er stærke nok til at afsløre deres kilde og størrelse, når de først er analyseret.

"At forstå disse processer er en del af et større spørgsmål om selve planeten, "Sagde Schmerr." Kan det understøtte livet, eller gjorde det nogensinde? Livet findes på kanten, hvor ligevægten er slukket. Tænk på områder på Jorden, såsom de termiske ventilationsåbninger ved de dybe havkanter, hvor kemi giver energi til livet frem for solen. Hvis det viser sig, at der er flydende magma på Mars, og hvis vi kan finde ud af, hvor planeten er mest geologisk aktiv, det kan guide fremtidige missioner på udkig efter potentialet for livet. "

Opdagelse af livstegn var den primære mission for de tidligere Mars -sonder, Viking 1 og Viking 2. Hver bar seismometre, men de blev monteret direkte på landerne og gav ingen nyttige data. Viking 1 -instrumentet låste ikke ordentligt op, og Viking 2 opfandt kun støj fra vind, der landede landeren, men ingen overbevisende skælvssignaler.

InSight -missionen er specifikt dedikeret til geofysisk efterforskning, så ingeniører arbejdede med at løse tidligere støjproblemer. En robotarm på landeren placerede SEIS seismometeret direkte på Mars -jorden et stykke væk for at isolere det fra landeren. Instrumentet er også placeret i et vakuumkammer og dækket af det passende navn Wind and Thermal Shield. SEIS seismometeret er følsomt nok til at skelne meget svage jordvibrationer, som på Mars er 500 gange mere støjsvage end jordvibrationer fundet på de mest støjsvage steder på Jorden.

Ud over, seismometeret gav vigtige oplysninger om Mars vejr. Lavtrykssystemer og hvirvlende søjler med vind og støv kaldet støvdjævle løfter jorden nok til, at seismometeret registrerer en hældning i underlaget. Høj vind, der strømmer over overfladen af ​​jorden, skaber også en tydelig seismisk signatur. Kombineret med data fra meteorologiske instrumenter, SEIS -data hjælper med at tegne et billede af de daglige cyklusser af overfladeaktivitet nær InSight -landeren.

Forskerne fandt ud af, at vinden optager fra cirka midnat til tidlig morgen, som køligere luft ruller ned fra højlandet på den sydlige halvkugle til Elysium Planitia -sletterne på den nordlige halvkugle, hvor landeren er placeret. I løbet af dagen, opvarmning fra solen får konvektive vinde til at bygge. Vinden når sit højdepunkt sidst på eftermiddagen, når atmosfærisk tryk falder og støv djævle aktivitet opstår. Om aftenen, vindene dør, og forholdene omkring landeren bliver stille. Fra sen aften til cirka midnat, atmosfæriske forhold er så stille, seismometeret er i stand til at opdage rumlen dybere inde i planeten.

Alle skælvene er blevet opdaget i disse stille perioder om natten, men den geologiske aktivitet vedvarer sandsynligvis hele dagen.

"Det, der er så spektakulært ved disse data, er, at det giver os dette smukt poetiske billede af, hvordan en dag faktisk er på en anden planet, "Sagde Lekic.

InSight -missionen er planlagt til at fortsætte med at indsamle data gennem 2020.

Forskningspapirerne, "Begrænsninger på Mars overfladiske elastiske og anelastiske struktur fra InSight seismiske data, "P.Lognonné et al., og "Indledende resultater fra InSight -missionen på Mars" af W. Banerdt et al., blev udgivet som en del af et særnummer af tidsskriftet Naturgeovidenskab udgivet den 24. februar, 2020.