Eine neue Studie hat faszinierende Einblicke in den flüssigen Kern im Zentrum des Mars zutage gefördert und das Verständnis der Entstehung und Entwicklung des Planeten gefördert.
Die Forschung, die von der University of Bristol geleitet und in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Proceedings of the National Academy of Sciences der USA, enthüllt die allererste Detektion von Schallwellen, die in den Marskern eindringen. Messungen dieser akustischen Energie, die als seismische Wellen bezeichnet werden, zeigen, dass sein flüssiger Kern etwas dichter und kleiner ist als bisher angenommen und eine Mischung aus Eisen und zahlreichen anderen Elementen enthält.
Die Ergebnisse sind umso bemerkenswerter, da die Forschungsmission ursprünglich nur für etwas mehr als ein Marsjahr (zwei Erdenjahre) geplant war. Obwohl Marsstürme die Staubansammlung beschleunigten und die Stromversorgung des NASA InSight Mars-Landers verringerten, verlängerte die NASA ihren Aufenthalt, sodass bis Ende letzten Jahres weiterhin geophysikalische Daten, einschließlich Signale von Marsbeben, gesammelt wurden.
Die Hauptautorin Dr. Jessica Irving, Dozentin für Geowissenschaften an der Universität Bristol, sagte: „Die zusätzliche Missionszeit hat sich sicherlich ausgezahlt. Wir haben die allerersten Beobachtungen von seismischen Wellen gemacht, die durch den Kern des Mars wandern. Zwei seismische Signale, eine von einem sehr weit entfernten Marsbeben und eine von einem Meteoriteneinschlag auf der anderen Seite des Planeten haben es uns ermöglicht, den Marskern mit seismischen Wellen zu untersuchen.Wir haben effektiv nach Energie gelauscht, die durch das Herz eines anderen Planeten wandert, und jetzt wir haben es gehört.
„Diese ersten Messungen der elastischen Eigenschaften des Marskerns haben uns geholfen, seine Zusammensetzung zu untersuchen. Er ist nicht nur eine Eisenkugel, sondern enthält auch eine große Menge Schwefel sowie andere Elemente, darunter eine kleine Menge Wasserstoff.“
Das Forscherteam verwendete Daten vom InSight-Lander der NASA, einem Roboter-Raumschiff, das das Innere des Mars untersuchen soll, um seismische Wellen zu vergleichen, die durch den Kern des Planeten wandern, mit denen, die die flacheren Regionen des Mars durchqueren, und modellierte Eigenschaften seines Inneren.
Der InSight-Lander setzte 2018 ein Breitbandseismometer auf der Marsoberfläche ein, das die Erkennung von seismischen Ereignissen, einschließlich Marsbeben und Meteoriteneinschlägen, ermöglicht. Das multidisziplinäre Team von Wissenschaftlern, darunter Seismologen, Geodynamiker und Mineralphysiker, nutzte Beobachtungen von zwei seismischen Ereignissen, die sich auf der gegenüberliegenden Hemisphäre des Seismometers befanden, um die Laufzeiten von seismischen Wellen, die durch den Kern gingen, im Verhältnis zu seismischen Wellen, die darin blieben, zu messen Der Mantel.
Dr. Irving sagte: „Sogenannte ‚Farside‘-Ereignisse, d. h. Ereignisse auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten zu InSight, sind von Natur aus schwerer zu erkennen, da viel Energie verloren geht oder abgelenkt wird, wenn Wellen durch den Planeten wandern. Wir brauchten sowohl Glück als auch Können, um diese Ereignisse zu finden und dann zu nutzen. Wir haben im ersten Betriebsjahr des Mars keine Ereignisse auf der fernen Seite entdeckt. Wenn die Mission zu diesem Zeitpunkt beendet worden wäre, hätte diese Forschung nicht stattfinden können.
„Das Marsbeben von Sol 976 war das am weitesten entfernte Ereignis, das während der Mission gefunden wurde. Das zweite Ereignis auf der anderen Seite, S1000a – das erste Ereignis, das am 1.000 den Weg durch den Planeten, sodass wir wussten, woher die seismischen Signale kamen. Diese Ereignisse ereigneten sich, nachdem der Marsquake Service (MQS) seine Fähigkeiten an Hunderten von Tagen mit Marsdaten verfeinert hatte und dann eine Menge seismologisches Fachwissen aus dem gesamten Insight benötigte Team, um die Signale aus den komplexen Seismogrammen herauszukitzeln, die vom Lander aufgezeichnet wurden.“
Die Autoren verwendeten diese Messungen, um Modelle zu erstellen, die physikalische Eigenschaften des Kerns beschreiben, einschließlich seiner Größe und elastischen Wellengeschwindigkeit. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Kern des Mars mit einem Radius von etwa 1.780 bis 1.810 km etwas dichter und kleiner ist als frühere Schätzungen. Diese Ergebnisse stimmen damit überein, dass der Kern einen relativ hohen Anteil an leichten Elementen aufweist, die mit Eisen legiert sind, einschließlich reichlich Schwefel und geringerer Mengen an Sauerstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff.
Co-Autor Ved Lekic, außerordentlicher Professor für Geologie an der University of Maryland College Park in den USA, sagte: „Das Erkennen und Verstehen von Wellen, die durch den Kern eines anderen Planeten wandern, ist eine unglaubliche Herausforderung und spiegelt die jahrzehntelangen Bemühungen von Hunderten von Wissenschaftlern wider und Ingenieure aus mehreren Ländern. Wir mussten nicht nur ausgeklügelte seismische Analysetechniken anwenden, sondern auch Wissen darüber einsetzen, wie hohe Drücke und Temperaturen die Eigenschaften von Metalllegierungen beeinflussen, und dabei das Fachwissen des InSight-Teams nutzen.“
Dr. Irving fügte hinzu: „Die neuen Ergebnisse sind wichtig, um zu verstehen, wie sich die Entstehung und Entwicklung des Mars von denen der Erde unterscheidet. Neue Theorien über die Entstehungsbedingungen und Bausteine des Roten Planeten müssen in der Lage sein, mit den offenbarten physikalischen Eigenschaften des Kerns übereinzustimmen durch diese neue Studie.“
Dr. Jessica Irving und Co-Autorin Dr. Anna Horleston, eine Seismologin von der University of Bristol, wurden mit Mitteln der UK Space Agency unterstützt.