Op 26 november 2018, de NASA InSight-lander is met succes op Mars in de Elysium Planitia-regio neergestreken. Zeventig Marsdagen later, de seismometer van de missie, SEIS, begon de trillingen van de planeet te registreren. Een team van onderzoekers en ingenieurs van ETH Zürich, onder leiding van ETH-professor Domenico Giardini, had de SEIS-besturingselektronica geleverd en is verantwoordelijk voor de Marsquake Service. Deze laatste is verantwoordelijk voor de dagelijkse interpretatie van de gegevens die vanaf Mars worden verzonden, in samenwerking met de Zwitserse Seismologische Dienst aan de ETH Zürich. Nutsvoorzieningen, het journaal Natuur Geowetenschappen publiceerde een reeks artikelen over de resultaten van de missie in de eerste maanden van de operatie op Mars.

Zoals vermeld in deze artikelen, InSight registreerde tot eind september 2019 174 evenementen. de metingen hebben tot op heden geleid tot meer dan 450 waargenomen marsbevingen, die nog niet in detail zijn geanalyseerd. Dit is gemiddeld één evenement per dag.

Met de gegevens kunnen onderzoekers observeren hoe seismische golven door de planeet reizen en de interne kenmerken ervan onthullen - vergelijkbaar met hoe röntgenstralen worden gebruikt in medische tomografie. Voordat InSight landde, onderzoekers hadden een breed scala aan mogelijke modellen ontwikkeld om de interne structuur van de rode planeet weer te geven. De geregistreerde marsbevingen, al na een paar maanden, om het begrip van de structuur van de planeet te verfijnen en de onzekerheden te verminderen.

Het interpreteren van marsquake-gegevens is een uitdaging

Marsbevingen zijn vergelijkbaar met de seismische gebeurtenissen die we op aarde zien, hoewel ze over het algemeen van kleinere omvang zijn. De 174 geregistreerde marsbevingen kunnen in twee families worden ingedeeld:de ene omvat 24 laagfrequente gebeurtenissen met een magnitude tussen 3 en 4, zoals gedocumenteerd in de papieren, met golven die zich voortplanten door de mantel van Mars. Een tweede familie van marsbevingen omvat 150 gebeurtenissen met kleinere magnitudes, ondiepere hypocentrale diepte en hoogfrequente golven gevangen in de korst van Mars.

"Marsbevingen hebben kenmerken die al op de maan zijn waargenomen tijdens het Apollo-tijdperk, met een lange signaalduur (10 tot 20 minuten) vanwege de verstrooiende eigenschappen van de Marskorst, " legt ETH-professor Giardini uit. In het algemeen, echter, hij zegt, het interpreteren van marsquake-gegevens is zeer uitdagend en in de meeste gevallen het is alleen mogelijk om de afstand te bepalen, maar niet de richting van waaruit de golven aankomen.

InSight landde op een dunne, zandlaag

InSight opent een nieuw tijdperk voor planetaire seismologie. De prestaties van SEIS overtroffen tot dusverre de verwachtingen, gezien de barre omstandigheden op Mars, gekenmerkt door dagelijkse temperaturen van min 80 tot 0 graden Celsius en sterke windschommelingen. Inderdaad, wind schudt de InSight-lander en zijn instrumentatie gedurende de dag, wat leidt tot een hoog niveau van omgevingsgeluid. Echter, tijdens zonsondergang, de wind kalmeert waardoor de stilste seismische gegevens kunnen worden geregistreerd die ooit in het zonnestelsel zijn verzameld. Als resultaat, de meeste seismische gebeurtenissen die door SEIS op Mars werden gedetecteerd, vonden plaats in de stille nachtelijke uren. De uitdagende omgeving vereist ook een zorgvuldig onderscheid tussen seismische gebeurtenissen en signalen afkomstig van bewegingen van de lander, andere instrumenten of atmosferische storingen.

Het hameren door het HP3-instrument (een ander InSight-experiment) en de nauwe passage van wervelwinden (stofduivels), geregistreerd door SEIS, laten toe om de fysische eigenschappen van de ondiepe bodemlagen net onder het station in kaart te brengen. We weten nu dat SEIS op een dunne, zandlaag tot enkele meters diep, in het midden van een 20 meter brede oude inslagkrater. Op grotere diepte, de korst van Mars heeft eigenschappen die vergelijkbaar zijn met de kristallijne massieven van de aarde, maar lijkt meer gebroken te zijn. De voortplanting van de seismische golven suggereert dat de bovenmantel een sterkere demping heeft dan de ondermantel.

Seismische activiteit ook veroorzaakt door tektonische stress

InSight landde in een vrij rustige regio van Mars, aangezien er tot nu toe geen gebeurtenissen in de buurt van het station zijn geregistreerd. De drie grootste evenementen vonden plaats in de regio Cerberus Fossae, ongeveer 1.500 km verderop. Het is een tektonisch graben-systeem, veroorzaakt door het gewicht van de Elysium Mons, de grootste vulkaan in het Elysium Planitia-gebied. Dit levert sterk bewijs dat seismische activiteit op Mars niet alleen een gevolg is van de afkoeling en daarmee het krimpen van de planeet, maar ook wordt veroorzaakt door tektonische spanningen. De totale seismische energie die op Mars vrijkomt, ligt tussen die van de aarde en die van de maan.

SEIS, complementair aan andere InSight-metingen, droegen ook zinvolle gegevens bij om de meteorologische processen op Mars beter te begrijpen. De gevoeligheid van het instrument voor zowel wind als atmosferische druk maakte het mogelijk om meteorologische verschijnselen te identificeren die kenmerkend zijn voor Mars, inclusief de vele stofduivels die elke middag langs het ruimtevaartuig komen.