De eerste meldingen van seismische activiteit en grondtrillingen op Mars zijn binnen. De rode planeet heeft een gematigd niveau van seismische activiteit, intermediair tussen de aarde en de maan.

Een internationaal team, waaronder geologen van de University of Maryland, heeft voorlopige resultaten vrijgegeven van de InSight-missie, die op 26 november een sonde op Mars landde, 2018. Gegevens van het Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS) van de missie leverden de eerste directe seismische metingen van de Mars-ondergrond en de bovenste korst - de rotsachtige buitenste laag van de planeet. De resultaten zijn gepubliceerd in een speciale uitgave van het tijdschrift Natuur Geowetenschappen op 24 februari, 2020.

"Dit is de eerste missie gericht op het nemen van directe geofysische metingen van een planeet behalve de aarde, en het heeft ons ons eerste echte begrip gegeven van de interne structuur en geologische processen van Mars, " zei Nicholas Schmerr, een assistent-professor geologie aan de UMD en een co-auteur van de studie. "Deze gegevens helpen ons te begrijpen hoe de planeet werkt, zijn seismische snelheid, hoe actief het is en waar het actief is."

De seismische gegevens verkregen gedurende 235 Marsdagen toonden 174 seismische gebeurtenissen, of marsbevingen. Van deze, 150 waren hoogfrequente gebeurtenissen die grondtrillingen veroorzaken die vergelijkbaar zijn met die op de maan zijn geregistreerd door het Apollo-programma. Hun golfvormen laten zien dat seismische golven rondkaatsen terwijl ze door de heterogene en gebroken Marskorst reizen. De andere 24 aardbevingen die door SEIS werden waargenomen, waren overwegend laagfrequente gebeurtenissen. Drie vertoonden twee verschillende golfpatronen die lijken op aardbevingen op aarde veroorzaakt door de beweging van tektonische platen.

"Deze laagfrequente evenementen waren echt opwindend, omdat we weten hoe we ze moeten analyseren en informatie over de structuur van de ondergrond kunnen extraheren, " zei Vedran Lekic, een universitair hoofddocent geologie aan de UMD en een co-auteur van de studie. "Op basis van hoe de verschillende golven zich door de korst voortplanten, we kunnen geologische lagen binnen de planeet identificeren en de afstand en locatie tot de bron van de aardbevingen bepalen."

De onderzoekers identificeerden de bronlocatie en de omvang van drie van de laagfrequente marsbevingen, en geloven dat er nog 10 sterk genoeg zijn om hun bron en omvang te onthullen zodra ze zijn geanalyseerd.

"Het begrijpen van deze processen maakt deel uit van een grotere vraag over de planeet zelf, " zei Schmerr. "Kan het leven ondersteunen, of deed het dat ooit? Het leven bestaat aan de rand, waar het evenwicht zoek is. Denk aan gebieden op aarde zoals de thermische ventilatieopeningen aan de diepe oceaanruggen waar chemie de energie voor het leven levert in plaats van de zon. Als blijkt dat er vloeibaar magma op Mars is, en als we kunnen bepalen waar de planeet geologisch het meest actief is, het zou toekomstige missies kunnen leiden op zoek naar het potentieel voor leven."

Het detecteren van tekenen van leven was de primaire missie van de eerdere Mars-sondes, Viking 1 en Viking 2. Elk droegen seismometers, maar ze waren direct op de landers gemonteerd en leverden geen bruikbare gegevens op. Het Viking 1-instrument is niet goed ontgrendeld, en Viking 2 pikte alleen geluid op van wind die de lander beukte, maar geen overtuigende marsbevingsignalen.

De InSight-missie is specifiek gewijd aan geofysische verkenning, dus ingenieurs werkten aan het oplossen van eerdere geluidsproblemen. Een robotarm op de lander plaatste de SEIS-seismometer op enige afstand direct op de grond van Mars om hem van de lander te isoleren. Het instrument bevindt zich ook in een vacuümkamer en wordt afgedekt door het toepasselijke wind- en thermische schild. De SEIS-seismometer is gevoelig genoeg om zeer zwakke grondtrillingen waar te nemen, die op Mars 500 keer stiller zijn dan grondtrillingen op de stilste locaties op aarde.

In aanvulling, de seismometer leverde belangrijke informatie over het weer op Mars. Lagedruksystemen en wervelende kolommen van wind en stof die stofduivels worden genoemd, tillen de grond voldoende op zodat de seismometer een helling in het substraat registreert. Hoge winden die over het oppervlak van de grond stromen, creëren ook een duidelijke seismische handtekening. Gecombineerd met gegevens van meteorologische instrumenten, SEIS-gegevens helpen een beeld te schetsen van de dagelijkse cycli van oppervlakteactiviteit in de buurt van de InSight-lander.

De onderzoekers ontdekten dat de wind van ongeveer middernacht tot de vroege ochtend aantrekt, terwijl koelere lucht uit de hooglanden op het zuidelijk halfrond naar beneden rolt naar de Elysium Planitia-vlaktes op het noordelijk halfrond waar de lander zich bevindt. Tijdens de Dag, verwarming door de zon veroorzaakt convectieve winden. De wind bereikt zijn hoogtepunt in de late namiddag wanneer de atmosferische druk daalt en er stofduivelactiviteit optreedt. Tegen de avond, de wind gaat liggen, en de omstandigheden rond de lander worden stil. Van 's avonds laat tot ongeveer middernacht, atmosferische omstandigheden zijn zo stil, de seismometer kan het gerommel van dieper in de planeet detecteren.

Alle marsbevingen zijn gedetecteerd tijdens deze stille periodes 's nachts, maar de geologische activiteit houdt waarschijnlijk de hele dag aan.

"Wat zo spectaculair is aan deze gegevens, is dat het ons dit prachtig poëtische beeld geeft van hoe een dag er eigenlijk uitziet op een andere planeet, ' zei Leki.

Het is de bedoeling dat de InSight-missie tot 2020 gegevens blijft verzamelen.

De onderzoeksdocumenten, "Beperkingen op de ondiepe elastische en anelastische structuur van Mars uit seismische InSight-gegevens, " P. Lognonné et al., en "Eerste resultaten van de InSight-missie op Mars" door W. Banerdt et al., werden gepubliceerd als onderdeel van een speciale uitgave van het tijdschrift Natuur Geowetenschappen uitgebracht op 24 februari 2020.