science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Rijstonderzoekers gebruiken InSight voor diepe Mars-metingen

Een artistieke impressie van de innerlijke structuur van Mars. De bovenste laag is de korst, en daaronder is de mantel, die rust op een stevige binnenkern. Krediet:NASA/JPL-Caltech

Met behulp van gegevens van NASA's InSight Lander op Mars, Seismologen van Rice University hebben de eerste directe metingen gedaan van drie ondergrondse grenzen van de korst tot de kern van de rode planeet.

"Uiteindelijk kan het ons helpen de vorming van planeten te begrijpen, " zei Alan Leviander, co-auteur van een studie die deze week online beschikbaar is in Geofysische onderzoeksbrieven . Terwijl de dikte van de korst van Mars en de diepte van de kern zijn berekend met een aantal modellen, Levander zei dat de InSight-gegevens de eerste directe metingen mogelijk maakten, waarmee modellen kunnen worden gecontroleerd en uiteindelijk kunnen worden verbeterd.

"Bij afwezigheid van platentektoniek op Mars, zijn vroege geschiedenis is grotendeels bewaard gebleven in vergelijking met de aarde, " zei co-auteur Sizhuang Deng, een afgestudeerde Rice-student. "De diepteschattingen van de seismische grenzen van Mars kunnen aanwijzingen geven om het verleden en de vorming en evolutie van terrestrische planeten in het algemeen beter te begrijpen."

Het vinden van aanwijzingen over het binnenste van Mars en de processen die het hebben gevormd, zijn belangrijke doelen voor InSight, een robotlander die in november 2018 landde. Dankzij de koepelvormige seismometer van de sonde kunnen wetenschappers luisteren naar vaag gerommel in de planeet, ongeveer zoals een arts met een stethoscoop naar de hartslag van een patiënt zou kunnen luisteren.

Seismometers meten trillingen van seismische golven. Als cirkelvormige rimpelingen die de plek markeren waar een kiezelsteen het oppervlak van een vijver verstoorde, seismische golven stromen door planeten, het markeren van de locatie en omvang van verstoringen zoals meteoorinslagen of aardbevingen, die treffend marsbevingen op de rode planeet worden genoemd. De seismometer van InSight heeft er van februari tot september 2019 meer dan 170 geregistreerd.

Seismische golven worden ook subtiel veranderd als ze door verschillende soorten gesteente gaan. Seismologen hebben de patronen in seismografische opnamen op aarde al meer dan een eeuw bestudeerd en kunnen ze gebruiken om de locatie van olie- en gasvoorraden en veel diepere aardlagen in kaart te brengen.

Deze 2 februari De foto uit 2019 toont de robotarm op NASA's InSight-lander die een koepelvormig deksel inzet dat de seismometer van de lander tegen wind afschermt, stof en extreme temperaturen. Krediet:NASA/JPL-Caltech

"De traditionele manier om structuren onder de aarde te onderzoeken, is door aardbevingssignalen te analyseren met behulp van dichte netwerken van seismische stations, " zei Deng. "Mars is veel minder tektonisch actief, wat betekent dat het veel minder marsbevingen zal hebben in vergelijking met de aarde. Bovendien, met slechts één seismisch station op Mars, we kunnen geen methoden gebruiken die afhankelijk zijn van seismische netwerken."

levander, Rice's Carey Croneis hoogleraar aarde, Milieu- en planetaire wetenschappen, en Deng analyseerden de seismologische gegevens van InSight voor 2019 met behulp van een techniek die autocorrelatie met omgevingsgeluid wordt genoemd. "Het gebruikt continue ruisgegevens die zijn opgenomen door het enkele seismische station op Mars om uitgesproken reflectiesignalen van seismische grenzen te extraheren, ' zei Deng.

De eerste grens die Deng en Levander hebben gemeten, is de kloof tussen de korst en de mantel van Mars, bijna 35 kilometer onder de lander.

De tweede is een overgangszone binnen de mantel waar magnesiumijzersilicaten een geochemische verandering ondergaan. Boven de zone, de elementen vormen een mineraal genaamd olivijn, en daaronder, warmte en druk comprimeren ze tot een nieuw mineraal genaamd wadsleyiet. Bekend als de olivijn-wadsleyite-overgang, deze zone werd gevonden 690-727 mijl (1, 110-1, 170 kilometer) onder InSight.

"De temperatuur bij de olivijn-wadsleyietovergang is een belangrijke sleutel tot het bouwen van thermische modellen van Mars, " zei Deng. "Vanuit de diepte van de overgang, we kunnen gemakkelijk de druk berekenen, en met dat, we kunnen de temperatuur afleiden."

De derde grens die hij en Levander hebben gemeten, is de grens tussen de mantel van Mars en zijn ijzerrijke kern, die ze ongeveer 945-994 mijl (1, 520-1, 600 kilometer) onder de lander. Een beter begrip van deze grens "kan informatie verschaffen over de ontwikkeling van de planeet vanuit zowel chemisch als thermisch oogpunt, ' zei Deng.