De NASA en DLR InSight-lander zijn nu al meer dan een jaar op Mars. De missie stond voor grote uitdagingen om haar HP te krijgen3 (Heat Flow and Physical Properties Package) in de ondergrond, maar de andere instrumenten van het ruimtevaartuig werken zoals bedoeld. Nu hebben onderzoekers zes artikelen gepubliceerd waarin enkele van de wetenschappelijke resultaten van de missie worden beschreven.
De Viking-landers van NASA waren de eersten die de seismologie van Mars onderzochten. Beide landers droegen een seismometer naar de oppervlakte, maar ze waren niet zo geavanceerd als die van InSight. Afzonderlijke seismometers die op het oppervlak van de planeet konden worden geplaatst, waren te massief, vereisten te veel elektriciteit en namen ook te veel bandbreedte in beslag. Dus de Viking-seismometers waren aan de landers bevestigd en werden negatief beïnvloed door wind en de activiteit van de lander zelf.
De seismometer van Viking 1 is nooit correct geïmplementeerd en heeft geen bruikbare gegevens opgeleverd. De seismometer van Viking 2 was correct ingezet en produceerde veel gegevens, maar er werden geen definitieve Marsquakes gedetecteerd. De Martiaanse wind maakte detectie moeilijk.
InSight geeft ons nu onze eerste echte blik op de seismologie van Mars.
InSight werd gelanceerd in mei 2018 en landde op 26 november 2018 op Mars. De volledige naam is Interior Exploration met behulp van seismisch onderzoek, geodesie en warmtetransport. Haar missie is om het diepe binnenland van Mars te bestuderen door het meten van de warmtestroom, seismische activiteit en het wiebelen van de noordpool van Mars terwijl de zwaartekracht van de zon op de planeet trekt.
De lander heeft drie primaire wetenschappelijke instrumenten:
- SEIS, het seismisch experiment voor interne structuur, meet aardbevingen en andere interne activiteiten.
- Pakket warmtestroom en fysische eigenschappen (HP3) die de warmteoverdracht van het binnenste van de planeet naar het oppervlak meet.
- RISE: het Rotation and Interior Structure Experiment dat de beweging van de planeet meet, die op zijn beurt de grootte en dichtheid van de kern en mantel van Mars onthult.
InSight heeft ook een laserretroreflector, weerbewakingsapparatuur, een instrumentinzetarm en camera's.
InSight heeft moeite om de HP te krijgen3 instrument, ook wel bekend als "de mol", in positie om metingen uit te voeren, en Space Magazine heeft verslag gedaan van deze worstelingen en de voortdurende inspanningen om ze te overwinnen. Maar zelfs als de mol niet veel bijdraagt, heeft de lander een solide wetenschap geleverd. Er zijn zojuist in totaal zes artikelen verschenen waarin die wetenschap werd beschreven. Vijf staan in het tijdschrift Nature en één in Nature Communications:
- De atmosfeer van Mars zoals waargenomen door InSight
- Eerste resultaten van de InSight-missie op Mars
- Geologie van de InSight-landingsplaats op Mars
- De seismiciteit van Mars
- InSight zoekt hoog om hieronder te zien
- Beperkingen op de ondiepe elastische en anelastische structuur van Mars op basis van seismische InSight-gegevens
In "De seismiciteit van Mars" schilderen hoofdauteur D. Giardini en co-auteurs een beeld van Mars als een seismisch actieve planeet. InSight heeft meer dan 450 seismische signalen gemeten, veel meer dan verwacht, hoewel er in de eerste tien maanden van de missie slechts 174 werden gedetecteerd en in deze resultaten werden behandeld. De aardbevingen zijn relatief zwak vergeleken met aardbevingen.
Op aarde worden aardbevingen veroorzaakt doordat de tektonische platen tegen elkaar knarsen. Mars heeft geen tektonische platen, dus de aardbevingen hebben een andere oorzaak. De planeet koelt af en krimpt tegelijkertijd. Terwijl het samentrekt, moet het oppervlak breken, wat leidt tot aardbevingen.
Er zijn twee grote categorieën van aardbevingen in de gegevens. 150 van hen waren ondiepe, relatief zwakke aardbevingen die zich door de korst voortplantten. 24 van hen waren krachtiger en dieper. Ze zijn ontstaan op verschillende locaties in de aardkorst. Ze waren echter allemaal zwakker in vergelijking met aardbevingen. De krachtigste die door InSight werden gedetecteerd, lagen tussen 3 en 4 op de schaal van Richter. Een aardbeving moet minimaal 5,5 zijn om constructies te beschadigen.
De gegevens tonen ook aan dat hoewel de frequentie van zwakkere aardbevingen gedurende de hele periode hetzelfde bleef, de gegevens werden verzameld, de frequentie van sterkere aardbevingen toenam. De onderzoekers hebben hiervoor geen verklaring, maar kunnen verband houden met seizoensorbitale en / of thermische effecten.
Bij de planning van de missie bestond er enige bezorgdheid dat SEIS de meteorietinslagen zou meten, wat de gegevens zou compliceren. Maar volgens het InSight-team kwam alle seismische activiteit die door SEIS werd gedetecteerd, uit het binnenland van Mars.
De krachtigste aardbeving die InSight ontdekte, was ongeveer magnitude 4. Het was niet krachtig genoeg om onder de korst door te dringen, dieper in de mantel en de kern. Volgens Bruce Banerdt, hoofdonderzoeker van InSight bij JPL, zijn dat "de sappigste delen van de appel" als het gaat om het bestuderen van het interieur of Mars. Wetenschappers wachten nog steeds op een krachtigere aardbeving om die diep uit te dragen en hen meer te vertellen over het diepere binnenste van de planeet.
Enkele van de sterkste seismische activiteiten waren gericht op de Cerberus Fossae-regio. De twee sterkste aardbevingen zijn daar ontstaan. De Cerberus Fossae-regio is een reeks grotendeels parallelle fouten in de Martiaanse korst, in de Cerberus-regio.
Cerberus Fossae-fouten worden geassocieerd met mogelijke recente vulkanische activiteit en mogelijke recente tektonische activiteit. De regio vertoont ook recente sporen van keien, wat duidt op seismische activiteit.
Cerberus Fossae bevat ook oude waterkanalen, die recentelijk gedeeltelijk gevuld waren met lava, misschien wel 10 miljoen jaar geleden. Nog geen 2 miljoen jaar geleden brak seismische activiteit sommige van die stromen.
"Het is zo ongeveer het jongste tektonische kenmerk op aarde", zegt planetaire geoloog Matt Golombek van JPL. "Het feit dat we in deze regio tekenen van trillen zien, is geen verrassing, maar het is erg gaaf."
'Meer dan 44 jaar geleden sinds de eerste poging van de Vikingmissies27, heeft het InSight SEIS-instrument onthuld dat Mars seismisch actief is ', zeggen de auteurs in hun paper. “In de eerste 207 sol data die continu op Mars werden geregistreerd, ontdekten we 174 gebeurtenissen die niet verklaard kunnen worden door lokale atmosferische of lander veroorzaakte trillingen; deze worden geïnterpreteerd als marsquakes. ”
Er komen veel meer gegevens uit InSight, vooral als de HP3 instrument kan met succes worden ingezet. De missie duurt nog ongeveer een jaar en tegen die tijd heeft het RISE-instrument twee jaar aan gegevens. Al die gegevens, samen met HP3 en de seismometer zal een nog duidelijker beeld schetsen van het interieur van Mars.
Meer:
- Persbericht: een jaar van verrassende wetenschap dankzij de InSight Mars-missie van NASA
- Research Paper: De seismiciteit van Mars
- Research Paper: Eerste resultaten van de InSight-missie op Mars
