Dalga alanı simülasyonu. Mars’taki yüzey dalgalarının ilk gözlemi, gezegenin kabuğunun ayrıntılarını ortaya koyuyor. Kredi: ETH Zürih, Doyeon Kim, Martin van Driel ve Christian Boehm
Mars Kabuğu Hakkında Sismik Dalgaların Ortaya Çıkardıkları
Bilim adamları, iki büyük göktaşı çarpmasının ardından, Dünya’dan başka bir gezegenin yüzeyi boyunca yayılan sismik dalgaları ilk kez gözlemlediler. Mars. Mars depremlerinden elde edilen veriler tarafından kaydedildi NASAInSight iniş aracı ve InSight Bilim Ekibi ile işbirliği içinde ETH Zürih’te analiz edildi. Mars kabuğunun yapısı hakkında yeni bilgiler sağlar.
Marsquake Service’te ETH Zürih’te çalışan araştırmacılar, NASA InSight misyonunun sismometresi tarafından komşu gezegenlerimizden birinde yapılan ölçümleri analiz ediyorlar. Neredeyse üç yıl boyunca, Mars’ta tespit ettiği tek sismik dalgalar, ilgili depremin odağından veya hipomerkezinden gezegenin derinliklerinde yayılan dalgalardı. Bununla birlikte, araştırmacılar, gezegenin yüzeyi boyunca hareket eden dalgalar da oluşturacak bir olay için baştan beri umuyorlardı. 24 Aralık 2021’de Mars’a büyük bir göktaşı çarpması, uzun süredir bekledikleri yüzey dalgalarını ortaya çıkardığında, bekleyişleri nihayet ödüllendirildi.
“Bu, Dünya dışında bir gezegende ilk kez sismik yüzey dalgaları gözlemleniyor. Ay’a yapılan Apollo misyonları bile bunu başaramadı.” – Doyeon Kim
Deprem okumalarındaki bazı olağandışı özellikler nedeniyle, araştırmacılar depremin kaynağının yüzeye yakın olduğundan şüphelendiler. Bu nedenle, Mars’ın yörüngesinde dönen bir sonda ile çalışan meslektaşlarıyla temasa geçtiler. Ve gerçekten de, Aralık 2021’in sonlarında Mars Keşif Yörünge Aracı tarafından çekilen görüntüler, InSight’tan yaklaşık 3.500 kilometre (2.200 mil) uzaklıkta büyük bir çarpma kraterini ortaya çıkardı.
ETH Zürih Jeofizik Enstitüsü’nde jeofizikçi ve kıdemli araştırma bilimcisi Doyeon Kim, “Konum, depremin kaynağına ilişkin tahminlerimizle iyi bir eşleşmeydi” diyor. Kim, dergide yeni yayınlanan bir çalışmanın baş yazarıdır. Bilim. Araştırmacılar ayrıca, InSight’tan 7.500 kilometrenin (yaklaşık 5.000 mil) hemen altında bir göktaşı etkisini ikinci bir atipik depremin kaynağı olarak tespit edebildiler.
Bir sanatçının Mars’taki InSight iniş aracını gösteren çizimi. Sismik Araştırmalar, Jeodezi ve Isı Taşımacılığını Kullanan İç Mekan Keşfi’nin kısaltması olan InSight, Kızıl Gezegene 4,5 milyar yıl önce kurulduğundan bu yana ilk kapsamlı kontrolünü vermek için tasarlandı. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Her depremin merkez üssü yüzeyde olduğu için, yalnızca daha önce kaydedilen mars depremlerine benzer sismik vücut dalgaları ürettiler, bu depremler daha derinlerdeydi, aynı zamanda gezegenin yüzeyi boyunca yayılan dalgalar da ürettiler. “Bu, Dünya dışında bir gezegende ilk kez sismik yüzey dalgaları gözlemleniyor. Ay’a yapılan Apollo misyonları bile bunu başaramadı, ”diyor Kim.
Bu sismik yüzey dalgaları, Mars kabuğunun yapısı hakkında bilgi sağladıkları için araştırmacılar için inanılmaz derecede önemlidir. Bir deprem sırasında gezegenin iç kısmından geçen sismik cisim dalgaları, şimdiye kadar Mars’ın çekirdeği ve mantosu hakkında fikir verdi, ancak karadan uzaktaki kabuk hakkında çok az şey ortaya çıkardı.
Şaşırtıcı bir sonuç
Kim, “Şimdiye kadar, Mars kabuğuna ilişkin bilgimiz, InSight iniş aracı altında yalnızca tek bir nokta ölçümüne dayanıyordu” diye açıklıyor. Yüzey dalgası analizinin sonucu onu şaşırttı. Ortalama olarak, çarpma bölgeleri ile InSight’ın sismometresi arasındaki Mars kabuğu, çok düzgün bir yapıya ve yüksek yoğunluğa sahiptir. Ancak, arazi aracının hemen altında, araştırmacılar daha önce daha düşük bir yoğunluğa işaret eden üç kabuk tabakası tespit etmişti.
Bir göktaşı çarpması, Mars yüzeyi boyunca hareket eden ve Insight Lander’ın sismometresi tarafından kaydedilen titreme dalgaları yaratır. Kredi: Doyeon Kim, Martin van Driel, Christian Boehm
Bir gezegenin kabuğu, o gezegenin nasıl oluştuğu ve evrimleştiği hakkında kritik ipuçları sağladığından, yeni bulgular son derece faydalıdır. Kabuğun kendisi, mantodaki erken dinamik süreçlerin ve müteakip magmatik süreçlerin sonucu olduğu için, bize milyarlarca yıl önceki koşullar ve özellikle Mars’ın ilk günlerinde yaygın olan çarpmaların zaman çizelgesi hakkında bilgi verebilir.
Kim, yeni ölçümün nasıl yapıldığını açıklıyor: “Yüzey dalgalarının yayılma hızı, frekanslarına bağlıdır, bu da sırasıyla derinliklerine bağlıdır.” Farklı frekanslarda sismik verilerdeki hız değişimlerini ölçerek, farklı frekanslar farklı derinliklere duyarlı olduğundan, farklı derinliklerde hızın nasıl değiştiğini anlamak mümkündür. Bu, kayanın ortalama yoğunluğunun tahmin edilmesi için bir temel sağlar, çünkü sismik hız aynı zamanda dalgaların içinden geçtiği malzemenin elastik özelliklerine de bağlıdır. Bu veriler, araştırmacıların, Mars yüzeyinin yaklaşık 5 ila 30 kilometre (3 ve 20 mil) altındaki derinliklerde kabuğun yapısını belirlemesine izin verdi.
“Şu durumda, ikilik için henüz genel kabul görmüş bir açıklamamız yok çünkü gezegenin derin yapısını hiç göremedik. Ama şimdi bunu ortaya çıkarmaya başlıyoruz.”
– Domenico Giardini, ETH-Sismoloji ve Jeodinamik Profesörü
Daha büyük sismik hız açıklandı
O halde neden son zamanlarda gözlemlenen yüzey dalgalarının ortalama hızı, Mars InSight iniş aracı altında yapılan daha önceki nokta ölçümüne göre beklenenden çok daha yüksekti? Bu esas olarak yüzey kayasından mı kaynaklanıyor, yoksa başka mekanizmalar mı var? Genel olarak volkanik kayaçlar, tortul kayaçlardan daha yüksek sismik hızlar sergileme eğilimindedir. Ayrıca, iki göktaşı çarpması ile ölçüm alanı arasındaki yollar, Mars’ın kuzey yarımküresindeki en büyük volkanik bölgelerden birinden geçmektedir.
Lav akıntıları ve volkanik süreçlerin yarattığı ısıdan gözenek boşluklarının kapanması, sismik dalgaların hızını artırabilir. “Öte yandan, InSight’ın iniş alanının altındaki kabuk yapısı, belki de üç milyar yıldan daha uzun bir süre önce büyük bir meteoritik çarpma sırasında malzeme fırlatıldığında benzersiz bir şekilde oluşturulmuş olabilir. Bu, yerin altındaki kabuğun yapısının muhtemelen Mars kabuğunun genel yapısını temsil etmediği anlamına gelir” diye açıklıyor Kim.
Mars ikiliğinin gizemini çözme
Yeni araştırma, asırlık bir gizemi çözmeye de yardımcı olabilir. İlk teleskoplar Mars’a doğrultulduğundan beri, gezegenin güney ve kuzey yarım küreleri arasında keskin bir karşıtlık olduğu biliniyordu. Güney yarımkürenin baskın özelliği göktaşı kraterleriyle kaplı bir plato iken, kuzey yarımküre çoğunlukla gezegenin erken tarihinde okyanuslar tarafından kaplanmış olabilecek düz, volkanik ovalardan oluşur. Güney yaylaları ve kuzey ovaları olan bu bölünmeye Mars dikotomisi denir.
ETH Zürih Sismoloji ve Jeodinamik Profesörü Domenico Giardini, “Bu durum karşısında, ikilik için henüz genel kabul görmüş bir açıklamamız yok çünkü gezegenin derin yapısını hiç göremedik” diyor. “Ama şimdi bunu ortaya çıkarmaya başlıyoruz.” İlk sonuçlar, Mars ikilemi için yaygın teorilerden birini çürütüyor gibi görünüyor: kuzeydeki ve güneydeki kabuklar, genellikle varsayıldığı gibi muhtemelen farklı malzemelerden oluşmamıştır ve yapıları, ilgili derinliklerde şaşırtıcı şekilde benzer olabilir.
Dalga için uzun bir bekleyiş
ETH Zürih araştırmacıları yakında daha fazla sonuç bekliyorlar. Mayıs 2022’de InSight, 5 büyüklüğündeki bugüne kadarki en büyük marsquakeyi gözlemledi. Ayrıca, bu sığ olay tarafından üretilen sismik yüzey dalgalarını da kaydetti. Bu tam zamanında oldu, çünkü InSight görevi yakında sona erecek, çünkü arazi aracının güneş panelleri tozla kaplı ve gücü tükeniyor. Verilerin ilk analizi, araştırmacıların diğer iki göktaşı çarpmasından elde ettiği bulguları doğruluyor.
“Bu delilik. Bu dalgaları çok uzun zamandır bekliyorduk ve şimdi, göktaşı çarpmalarından sadece aylar sonra, son derece zengin yüzey dalgaları üreten bu büyük depremi gözlemledik. Bunlar, kabuğun daha da derinlerini, yaklaşık 90 kilometre derinliğe kadar görmemizi sağlıyor” diyor Kim.
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için, NASA’nın InSight Mars Lander’ı Kızıl Gezegendeki Meteoroid Etkisini Tespit Ediyor konusuna bakın.
D. Kim, WB Banerdt, S. Ceylan, D. Giardini, V. Lekic, P. Lognonné, C. Beghein, É. Beucler, S. Carrasco, C. Charalambous, J. Clinton, M. Drilleau, C. Durán, M. Golombek, R. Joshi, A. Khan, B. Knapmeyer-Endrun, J. Li, R. Maguire, WT Pike , H. Samuel, M. Schimmel, NC Schmerr, SC Stähler, E. Stutzmann, M. Wieczorek, Z. Xu, A. Batov, E. Bozdağ, N. Dahmen, P. Davis, T. Gudkova, A. Horleston , Q. Huang, T. Kawamura, SD King, SM McLennan, F. Nimmo, M. Plasman, AC Plesa, IE Stepanova, E. Weidner, G. Zenhäusern, IJ Daubar, B. Fernando, RF Garcia, LV Posiolova ve MP Kaydırma, 27 Ekim 2022, Bilim.
DOI: 10.1126/science.abq7157
InSight görevi
Içgörü (İçindeİç Keşif kullanarak Ssismik bensoruşturmalar, Geodesi ve Hyemek Transport) insansız bir NASA Mars görevidir. Kasım 2018’de, bir sismometre ve bir ısı probu ile donatılmış sabit iniş aracı, Mars yüzeyine güvenli bir şekilde indi. Kızıl gezegendeki jeofizik araçlar, iç kısmının keşfedilmesine izin veriyor. Fransa’nın Centre National d’Études Spatiales (CNES) ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR) dahil olmak üzere bir dizi Avrupalı ortak InSight misyonunu destekliyor. CNES, IPGP’deki (Institut de Physique du Globe de Paris) baş araştırmacı ile NASA’ya İç Yapı için Sismik Deney (SEIS) aracını sağladı. SEIS’e önemli katkılar IPGP’den geldi; Almanya’daki Max Planck Güneş Sistemi Araştırma Enstitüsü (MPS); Imperial College Londra ve Birleşik Krallık’taki Oxford Üniversitesi; ve Jet Tahrik Laboratuvarı (ABD).