Afluisteren van de rillingen en gekreun die diep in buitenaardse werelden zoals Mars en de maan echoën, onthult wat ver onder hun oppervlak ligt en zou ons meer kunnen leren over hoe onze eigen planeet is gevormd.

Op aarde, we kunnen de vaak angstaanjagende resultaten voelen en zien van de tektonische platen die onder onze voeten verschuiven. Terwijl ze samen malen, ze genereren aardbevingen die seismische golven produceren die weerkaatsen door rotslagen, magma en metaal diep in onze planeet.

Wetenschappers kunnen deze seismische golven volgen met behulp van een verscheidenheid aan instrumenten die zelfs zwakke trillingen opvangen die door de aardkorst en kern gaan. Bestuderen hoe het gedrag van deze golven verandert als ze door het binnenste van onze planeet gaan, onthult details over wat diep in de aarde ligt, ver buiten ons zicht.

Maar de aarde is niet de enige plek in ons zonnestelsel die seismische activiteit ervaart. Zowel Mars als de maan ervaren ook aardbevingen, zij het om andere redenen dan hier op aarde. Seismometers ingezet op de maan en - meer recentelijk - op Mars, stellen onderzoekers in staat om het interieur van beide verre werelden te onderzoeken.

De resultaten laten zien dat, terwijl op het aardoppervlak, Mars en de maan zijn niet hetzelfde, daaronder hebben ze meer gemeen dan men zou vermoeden, maar met enkele opvallende verschillen.

maanbevingen

Maanbevingen - zoals ze op de maan bekend zijn - worden geproduceerd als gevolg van meteoroïden die het oppervlak raken of door de zwaartekracht van de aarde die het binnenste van de maan samenknijpt en uitrekt, op een vergelijkbare manier als de getijdentrekkracht van de maan op de oceanen van de aarde. Terwijl het binnenste van de maan afkoelt, het zorgt er ook voor dat de maan krimpt en verschrompelt als een rozijn, veroorzaakt andere aardbevingen als de korst knikt en breekt. Warmte van de zon kan ook thermische aardbevingen veroorzaken vanwege het temperatuurverschil in de maankorst als de maan uit de nacht komt.

Vijf seismometers zijn ingezet op de maan, achtergelaten door astronauten tijdens de Apollo-missies tussen 1969 en 1972. De eerste maanseismometer werd opgesteld door Neil Armstrong en Buzz Aldrin tijdens de Apollo 11-missie. Na het inzetten van het instrument, Aldrin stampte op het maanoppervlak om te controleren of het werkte - terwijl het instrument de golven oppikte die door zijn voet werden geproduceerd.

De andere vier seismometers werden achtergelaten door latere missies en werden gebruikt tot 1977, vijf jaar nadat de laatste Apollo-astronauten voet op het maanoppervlak zetten. Maar zo'n 43 jaar later, hun gegevens worden nog steeds door wetenschappers bestudeerd.

SeisMo is een project dat onlangs de gegevens opnieuw heeft geanalyseerd. "We probeerden een techniek toe te passen die vrij algemeen op aarde wordt gebruikt, " zei Dr. Ceri Nunn, van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Californië, ONS, de hoofdwetenschapper van het project. "Als je de ruis tussen stations onderling correleert, je kunt er zelfs golven tussen zien reizen. Het eerste station is een bron, en het tweede station is een ontvanger."

Helaas, Dr. Nunn was niet in staat soortgelijke patronen in de gegevens van de maan op te pikken. Maar dat falen onthulde iets anders over de maan - namelijk dat het geen oppervlaktegolven lijkt te hebben, die vast komen te zitten in de bovenste rotslagen en rondspringen. "Die golf lijkt niet te bestaan ​​op de maan, "zei Dr. Nunn.

Dit suggereert dat de bovenste laag van het maanoppervlak waarschijnlijk sterk gebroken is, en tot 100 kilometer dik, die beide de beweging van seismische golven over het oppervlak verstoren. "Deze sterk gebroken laag verandert de manier waarop seismische golven zich gedragen, "zei Dr. Nunn.

Momenteel zijn er geen actieve seismometers op de maan. Maar er zijn voorstellen om in toekomstige missies nieuwe seismometers terug naar het maanoppervlak te sturen.

"We zijn geïnteresseerd in het gebruik van veel kleinere seismometers, mogelijk geleverd door penetrators, die bijna als raketvormige objecten zijn, "zei Dr. Nunn. "Je plaatst een heel kleine seismometer achterin en lanceert ze dan vanaf een afdalende lander of rechtstreeks vanaf de aarde."

Vragen

Het plaatsen van nieuwe seismometers op de maan zou een aantal openstaande vragen kunnen beantwoorden, zoals waarom er grote structurele verschillen zijn tussen de dichtstbijzijnde kant van de maan die naar ons wijst en de andere kant die weg wijst.

'(Dat zou kunnen) gerelateerd zijn aan de interne structuur, " zei Dr. Nunn. "Er is een theorie (de maan) die opnieuw werd geraakt nadat hij gevormd was door een andere maan, en daarom krijg je deze vreemde asymmetrie. Het zou interessant zijn om de interne structuur te onderzoeken. En bovendien willen we beperken hoe dik de kern is."

Dit begrijpen kan helpen om theorieën te bewijzen over hoe deze vroege, catastrofale effecten rond de tijd dat de aarde en de maan zich vormden, hielpen bij het bepalen van de structuren die ze vandaag hebben.

Op Mars, echter, dingen zijn een beetje anders. Marsbevingen worden niet veroorzaakt door getijdeninteracties, maar doordat de planeet afkoelt en samentrekt, diepe spanningen veroorzaken. Meteoroïde-inslagen worden verondersteld ook een rol te spelen, net als op de maan, seismische golven rond de planeet sturen.

Het bestaan ​​van marsbevingen was nooit bewezen totdat onderzoekers in 2018 een seismometer op de rode planeet landden als onderdeel van NASA's InSight-missie. De InSight Mars-lander detecteerde de allereerste definitieve marsbeving ooit op 6 april 2019 met behulp van zijn Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS)-instrument, die zachtjes op het oppervlak was geplaatst door de robotarm van de lander kort nadat deze op 26 november 2018 was neergedaald. Sindsdien zijn er ook ongeveer 500 opeenvolgende gebeurtenissen gedetecteerd.

Vulkanische activiteit

Hoewel de meeste marsbevingen relatief klein waren, sommige van deze zijn groot genoeg geweest - bijna gelijk aan een aardbeving met een kracht van 4 - om terug te leiden naar hun bron, een gebied dat bekend staat als Cerberus Fossae, ongeveer 1, 600 kilometer ten oosten van InSight. Men denkt dat de bevingen daar worden veroorzaakt door de opbouw van stress als breuken in de Mars korst worden uitgerekt, mogelijk door vulkanische activiteit.

Terwijl de grotere bevingen afkomstig lijken te zijn van de mantel onder de korst van Mars, de kleinere marsquakes worden verondersteld te beginnen in de korst zelf. De snelheid van seismische golven in de bovenste korst van Mars, echter, in de eerste acht tot elf kilometer, lijkt ongeveer 50% lager te zijn dan in vergelijkbare rotsen op aarde.

Onderzoekers die deel uitmaken van het GeoInSight-project hebben de geologie van het oppervlak rond de InSight-landingsplaats bestudeerd om meer te weten te komen over wat er aan de hand zou kunnen zijn. Ze gebruikten afbeeldingen en gegevens van NASA's Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) om het Elysium Planitia-gebied te bestuderen voordat InSight arriveerde.

De beelden onthulden dat er 200 tot 300 meter onder de lander lavastromen zijn, volgens Dr. Lu Pan van de Universiteit van Kopenhagen, Denemarken, de projectcoördinator op GeoInsight. "Maar onder die lavastromen, we hebben afzettingsgesteenten en kleihoudende gesteenten op enkele kilometers diepte, " ze zei.

Deze gelaagdheid is een verklaring voor de lagere snelheid van de seismische golven, zegt dr. Pan, omdat sedimentaire gesteenten een hoge porositeit hebben die de golven zou kunnen vertragen. Een andere mogelijkheid is dat de bovenkorst zwaar is beschadigd en gebroken door meteorietinslagen en andere processen, meer weerstand voor de golven produceren.

De bevindingen hebben ook gevolgen voor enkele andere resultaten van InSight, merkte dr. Pan op. "Bijvoorbeeld, een van de opwindende ontdekkingen van InSight was het magnetische veld, (wat) tien keer meer was dan we vanuit een baan om de aarde zagen, "zei ze. "Nadat de stratigrafie (de gelaagdheid van de rotsen) was vastgesteld, we zouden kunnen helpen om wat beperkingen op te leggen aan waar het magnetische veld vandaan kwam - stratigrafie van vóór 3,9 miljard jaar (geleden)."

neuriën

Terwijl InSight het binnenste van Mars zal blijven onderzoeken met zijn SEIS-instrument, wetenschappers willen ook graag het mysterie ontrafelen van een vreemde lezing die het heeft opgepikt.

"Er is een zoemend geluid op een specifieke frequentie dat optreedt wanneer er een andere gebeurtenis is, " zei Dr. Pan. "We begrijpen niet echt wat het is. Soms als er een aardbeving is, we zien dat neuriën daarna komen. We hebben niet echt een goede analoog op aarde."

Terwijl InSight en zijn instrumenten luisteren naar de innerlijke werking van de rode planeet, het zou kunnen helpen de bron van dit gezoem te onthullen en te onthullen wat er werkelijk diep in deze buitenaardse wereld ligt.