Mars’ta Wavefield simülasyonu. Mars’ta yüzey dalgalarının ilk gözlemi, gezegenin kabuğunun ayrıntılarını ortaya koyuyor. Kim ve diğerleri, (2022) Bilim. Kredi: ETH Zürih / Doyeon Kim, Martin van Driel ve Christian Boehm
Araştırmacılar, iki büyük göktaşı çarpmasının ardından ilk kez Dünya dışındaki bir gezegenin yüzeyinde dolaşan sismik dalgaları gözlemlediler. Mars.
ETH Zürih’in Marsquake Servisindeki araştırmacılar, ETH’den gelen verileri inceliyorlar. NASA InSight misyonunun komşu gezegenlerimizden birindeki sismometresi. Üç yılı aşkın bir süredir, Mars’ta tespit edilen tek sismik dalgalar, her bir depremin odak noktasından veya ikiyüzey merkezinden gezegenin derinliklerinde dolaşan dalgalardı. Bununla birlikte, bilim adamları her zaman dalgaların gezegenin yüzeyinde hareket etmesine neden olacak bir olayı ummuşlardı. 24 Aralık 2021’de Mars’a bir göktaşı çarpması, hasret kaldıkları türden yüzey dalgalarını üretti ve sonunda bekleyişlerinin karşılığını verdi.
Deprem ölçümlerindeki atipik özellikler, araştırmacıları kaynağın yüzeye yakın olduğunu varsaymaya sevk etti, bu nedenle gezegenin yörüngesinde dönen bir Mars sondası ile çalışan meslektaşlarıyla temasa geçtiler. Aralık 2021’in sonlarında Mars Reconnaissance Orbiter tarafından çekilen görüntüler, InSight’tan yaklaşık 3.500 kilometre uzakta büyük bir çarpışma krateri ortaya çıkardı.
Wavefield simülasyonu etiketlendi. Kim ve diğerleri, (2022) Bilim. Kredi bilgileri: ETH Zürih, Doyeon Kim, Martin van Driel ve Christian Boehm
ETH Zürih Jeofizik Enstitüsü’nde jeofizikçi ve kıdemli araştırma bilimcisi olan Doyeon Kim, “Konum, depremin kaynağına ilişkin tahminlerimizle iyi bir eşleşmeydi” diyor. Kim, yakın zamanda dergide yayınlanan bir çalışmanın baş yazarıdır. Bilim. Araştırmacılar ayrıca, ikinci bir alışılmadık depremin kaynağı olarak InSight’tan 7.500 kilometrenin (yaklaşık 5.000 mil) biraz altında bir göktaşı çarpmasını tespit edebildiler.
Her depremin odak noktası yüzeydeydi, bu nedenle daha derin odak merkezli önceki mars depremlerinde olduğu gibi sismik vücut dalgaları üretmenin yanı sıra, gezegenin yüzeyi boyunca yayılan dalgalar da gönderdiler.
“Bu, Dünya dışındaki bir gezegende ilk kez sismik yüzey dalgaları gözlemleniyor. Ay’a yapılan Apollo misyonları bile bunu başaramadı,” diyor Kim.
Sismik yüzey dalgalarını araştırmacılar için bu kadar önemli kılan, Mars kabuğunun yapısı hakkında bilgi sağlamasıdır. Bir deprem sırasında gezegenin içinde dolaşan sismik vücut dalgaları, şimdiye kadar Mars’ın çekirdeği ve mantosu hakkında fikir verdi, ancak inişin kendisinden uzaktaki kabuk hakkında çok az şey ortaya çıkardı.
Şaşırtıcı bir sonuç
Kim, “Şimdiye kadar, Mars kabuğu hakkındaki 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. Bununla birlikte, iniş aracının hemen altında, araştırmacılar daha önce daha düşük bir yoğunluğa işaret eden üç kabuk tabakası tespit etmişti.
Yeni bulgular dikkat çekici çünkü bir gezegenin kabuğu, o gezegenin nasıl oluştuğu ve evrimleştiği hakkında önemli ipuçları veriyor. Kabuğun kendisi, mantodaki erken dinamik süreçlerin ve sonraki magmatik süreçlerin sonucu olduğundan, bize milyarlarca yıl önceki koşullar ve özellikle Mars’ın ilk günlerinde yaygın olan çarpma zaman çizelgesi hakkında bilgi verebilir.
Kim, yeni ölçümün nasıl yapıldığını açıklıyor: “Yüzey dalgalarının yayılma hızı frekanslarına, o da derinliklerine bağlıdır.” Sismik verilerdeki hız değişikliklerini farklı frekanslarda ölçerek, hızın farklı derinliklerde nasıl değiştiğini anlamak mümkündür çünkü her frekans farklı derinliklere duyarlıdır. Bu, kayanın ortalama yoğunluğunu tahmin etmek için bir temel sağlar, çünkü sismik hız aynı zamanda dalgaların içinden geçtiği malzemenin elastik özelliklerine de bağlıdır. Bu veriler, araştırmacıların kabuğun yapısını Mars yüzeyinin yaklaşık 5 ila 30 kilometre altındaki derinliklerde belirlemesine izin verdi.
Daha büyük sismik hız açıklandı
O halde neden son zamanlarda yüzey dalgalarının ortalama hızı, Mars InSight iniş aracı altında daha önceki nokta ölçümüne dayalı olarak beklenenden önemli ölçüde daha yüksek gözlemlendi? Bu esas olarak yüzeydeki kayadan mı kaynaklanıyor yoksa başka mekanizmalar da devrede mi? Genel olarak, volkanik kayaçlar tortul kayaçlardan daha yüksek sismik hızlar sergileme eğilimindedir. Ayrıca, iki göktaşı çarpması ile ölçüm yeri arasındaki yollar, Mars’ın kuzey yarımküresindeki en büyük volkanik bölgelerden birinden geçmektedir.
Lav akıntıları ve gözenek boşluklarının volkanik süreçlerin yarattığı ısıdan kapanması, sismik dalgaların hızını artırabilir. Öte yandan, InSight’ın iniş sahasının altındaki kabuk yapısı benzersiz bir şekilde, belki de üç milyar yıldan daha uzun bir süre önce büyük bir göktaşı çarpması sırasında malzeme fırlatıldığında oluşmuş olabilir. Bu, iniş aracının 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 çevrildiğinden beri, gezegenin güney ve kuzey yarımküreleri arasında keskin bir kontrast olduğu biliniyor. Güney yarım kürenin baskın özelliği göktaşı kraterleriyle kaplı bir plato iken, kuzey yarım küre çoğunlukla gezegenin erken tarihinde okyanuslarla kaplı olabilecek düz, volkanik ovalardan oluşur. Güneydeki dağlık bölgelere ve kuzeydeki ovalara yapılan bu bölünme, Mars ikilemi olarak adlandırılır.
ETH Zürih Sismoloji ve Jeodinamik Profesörü Domenico Giardini, “Mevcut durumda, ikilik için henüz genel kabul görmüş bir açıklamamız yok çünkü gezegenin derin yapısını hiçbir zaman göremedik” diyor. “Ama şimdi bunu ortaya çıkarmaya başlıyoruz.” İlk sonuçlar, Mars ikilemi için yaygın olan teorilerden birini çürütüyor gibi görünüyor: kuzeydeki ve güneydeki kabuklar, çoğu zaman varsayıldığı gibi muhtemelen farklı malzemelerden oluşmuyor ve yapıları, ilgili derinliklerde şaşırtıcı derecede benzer olabilir.
Dalga için uzun bir bekleyiş
ETH Zürih araştırmacıları yakında daha fazla sonuç bekliyor. Mayıs 2022’de InSight, 5 büyüklüğünde bugüne kadarki en büyük depremi gözlemledi. Ayrıca bu sığ olayın ürettiği sismik yüzey dalgalarını da kaydetti. Bu tam zamanında gerçekleşti, çünkü InSight görevi yakında sona erecek, çünkü iniş aracının güneş panelleri tozla kaplı ve gücü bitiyor. 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 derinliği görmemizi sağlıyor” diyor Kim.
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için bkz. InSight Mars Lander, Kızıl Gezegen Üzerinde Çarpıcı Meteoroid Etkisi Saptadı.
Referans: “Mars’taki en yeni çarpma kraterleri: Orbital görüntüleme ve yüzey sismik ortak araştırma”, yazan LV Posiolova, P. Lognonné, WB Banerdt, J. Clinton, GS Collins, T. Kawamura, S. Ceylan, IJ Daubar, B. Fernando, M. Froment, D. Giardini, MC Malin, K. Miljković, SC Stähler, Z. Xu, ME Banks, É. Beucler, BA Cantor, C. Charalambous, N. Dahmen, P. Davis, M. Drilleau, CM Dundas, C. Durán, F. Euchner, RF Garcia, M. Golombek, A. Horleston, C. Keegan, A. Khan , D. Kim, C. Larmat, R. Lorenz, L. Margerin, S. Menina, M. Panning, C. Pardo, C. Perrin, WT Pike, M. Plasman, A. Rajšić, L. Rolland, E. Rougier, G. Speth, A. Spiga, A. Stott, D. Susko, NA Teanby, A. Valeh, A. Werynski, N. Wójcicka ve G. Zenhäusern, 27 Ekim 2022, Bilim.
DOI: 10.1126/science.abq7704