science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Reis naar het centrum van Mars:een nieuw compositiemodel voor de rode planeet

Interieur structuur van Mars. Krediet:2020 Takashi Yoshizaki

Terwijl de seismometer van InSight geduldig heeft gewacht op de volgende grote marsbeving om het interieur te verlichten en de korst-mantel-kernstructuur te bepalen, twee wetenschappers, Takashi Yoshizaki (Tohoku University) en Bill McDonough (Tohoku University en University of Maryland, Collegepark), hebben een nieuw compositiemodel voor Mars gebouwd. Ze gebruikten stenen van Mars en metingen van satellieten in een baan om de aarde om de diepte tot aan de kern-mantelgrens te voorspellen. sommige 1, 800 km onder het oppervlak en hebben kunnen suggereren dat de kern matige hoeveelheden zwavel bevat, zuurstof en waterstof als lichte elementen.

Yoshizaki legt uit, "Het kennen van de samenstelling en de inwendige structuur van rotsachtige planeten vertelt ons over de vormingsomstandigheden, hoe en wanneer de kern zich van de mantel scheidde, en de timing en hoeveelheid korst gewonnen uit de mantel."

Vroege astronomen gebruikten de scheidingsafstanden en omlooptijden van planeten en hun manen om de grootte te bepalen, massa en dichtheid van deze lichamen. De huidige ruimtevaartuigen in een baan om de aarde geven meer details over de vorm en dichtheid van een planeet, maar de verdeling van de dichtheid in het binnenste is onbekend gebleven. Het seismische profiel van een planeet levert dit kritische inzicht. Wanneer een aardbeving een planeet doet wankelen, geluidsgolven reizen door het binnenste met snelheden die worden bepaald door de interne samenstelling en temperatuur. Sterke contrasten in dichtheid, bijvoorbeeld, steen versus staal, ervoor zorgen dat geluidsgolven anders reageren, het onthullen van de kern-mantel grensdiepte en details van de waarschijnlijke samenstelling van deze lagen.

Tegen het einde van de 19e eeuw, wetenschappers veronderstelden een metalen kern in de aarde, maar het was pas in 1914 dat seismologen het bestaan ​​ervan aantoonden op een diepte van 2, 900 kilometer. Seismologen onthulden de structuur van het binnenste van de planeet, die helpt om bronnen te lokaliseren en de aard van aardbevingen te begrijpen. De vier maanseismometers die door Apollo-astronauten werden geïnstalleerd, bepaalden de kern-mantel-korststructuur van de maan. Mars, de op één na best verkende planeet, ontving medio 2018 zijn eerste seismometer van de InSight-missie.

Compositionele modellen voor een planeet worden ontwikkeld door gegevens van oppervlaktegesteenten samen te brengen, fysieke waarnemingen en chondritische meteorieten, de primitieve bouwstenen van de planeten. Deze meteorieten zijn mengsels van gesteente en metaal, zoals de planeten, die zijn samengesteld uit vaste stoffen die zijn aangegroeid uit de vroege zonnenevel. Verschillende verhoudingen van oxiden van magnesium, silicium en ijzer en legeringen van ijzer en nikkel vormen deze vaste stoffen.

Yoshizaki voegt toe, "We ontdekten dat de kern van Mars slechts ongeveer een zesde van zijn massa is, overwegende dat voor de aarde, het is een derde van zijn massa." Deze bevindingen komen overeen met Mars met meer zuurstofatomen dan de aarde, een kleinere kern, en een roestig rood oppervlak. Ze vonden ook hogere abundanties van vluchtige elementen op Mars dan op de aarde, bijvoorbeeld, zwavel en kalium, maar minder van deze elementen dan in de chondritische meteorieten.

De seismometer van NASA's InSight-missie zal dit nieuwe model van Mars rechtstreeks testen wanneer het de diepte tot de kern-mantelgrens van Mars definieert. Dergelijke compositiemodellen voor Mars en Aarde geven aanwijzingen over de oorsprong en aard van planeten en de voorwaarden voor hun bewoonbaarheid.