Mars çarpıcı bir şekilde ikiye ayrılır: kuzey yarımkürede ovalar (mavi) hakimken, güneyde yüksek düzlükler bulunur. Kredi bilgileri: MOLA Bilim Ekibi
son yılında NASA‘S Mars InSight görevi, büyük bir deprem, ETH Zürih’ten araştırmacıların Mars kabuğunun küresel kalınlığını ve yoğunluğunu belirlemesine olanak sağladı. Mars kabuğunun, Dünya veya Ay’ınkine kıyasla önemli ölçüde daha kalın olduğu ve gezegenin ana ısı kaynağının radyoaktif olduğu ortaya çıktı.
ETH Zürih’teki Marsquake Servisi, Mayıs 2022’de Dünya dışındaki bir gök cismi üzerinde şimdiye kadar kaydedilen en güçlü depremi tespit etti. Büyüklüğü yaklaşık 4,6 olan bu olay, NASA Mars’ın bir parçası olarak konuşlandırılan sismometre aracılığıyla Mars yüzeyinde belgelendi. InSight görevi.
ETH Zürih’teki Jeofizik Enstitüsü’nden bir sismolog olan Doyeon Kim, “Bu Mars depremi, Mars’ın yüzeyi boyunca seyahat eden güçlü sismik dalgalar gönderdi” diyor.
Yüzey dalgaları küresel bir bakış açısı sunar
Üç yıldan fazla günlük izlemenin ardından ve InSight’ın sismometresindeki güç seviyelerinin düşmesiyle, araştırmacılar oldukça büyük bir depremden elde edilen verilerle ödüllendirildi. Bu büyük depremde gözlemlenen yüzey dalgaları sadece depremin kaynağından ölçüm istasyonuna gitmekle kalmadı, aynı zamanda tüm gezegeni birkaç kez dolaşmaya devam etti. Bu veriler yalnızca Mars’ın belirli bölgeleri hakkında bilgi sağlamakla kalmadı, aynı zamanda gezegenin küresel bir görünümünü de sağladı.
Sismolog ve dergide kısa süre önce yayınlanan bir çalışmanın baş yazarı, “InSight görevinin tamamı boyunca kaydedilen en büyük deprem olan bu depremden, Mars’ın çevresini üç defaya kadar çeviren yüzey dalgalarını gözlemledik” diyor. Jeofizik Araştırma Mektupları.
Araştırmacılar, dalgaların içinden geçtiği yapı hakkında bilgi edinmek için bu dalgaların farklı frekanslarda ne kadar hızlı yayıldığını ölçtüler.
Mars yüzeyinin topografik haritası (l.) ve kabuk kalınlığının (r.) gösterimi. Kredi: MOLA Bilim Ekibi / Doyeon Kim, ETH Zürih
Bu sismik hızlar, farklı derinliklerde iç yapı hakkında bilgi sağlar. Daha önce, iki büyük göktaşı çarpmasından gözlemlenen yüzey dalgaları, belirli yayılma yolları boyunca bölgesel bulgulara da izin verdi.
Kim, “Şimdi, küresel yapıyı temsil eden sismik gözlemlerimiz var” diyor.
Mars’tan gelen verileri Dünya ve Ay’ın verileriyle karşılaştırmak
Yeni elde ettikleri sonuçları Mars’ın yerçekimi ve topografyası hakkındaki mevcut verilerle birleştiren araştırmacılar, Mars kabuğunun kalınlığını belirlemeyi başardılar. Ortalama 42 ila 56 kilometre (26 – 35 mil). Ortalama olarak, kabuk ~10 km (6 mil) ile Isidis çarpma havzasında en ince ve ~90 km (56 mil) ile Tharsis eyaletinde en kalındır.
Bunu bir perspektife oturtmak gerekirse, sismik veriler, Dünya kabuğunun ortalama kalınlığının 21 ila 27 kilometre (13 – 17 mil) olduğunu gösterirken, Apollo misyon sismometreleri tarafından belirlenen ay kabuğunun 34 ila 43 kilometre (21 – 27 mil) kalın.
Kim, “Bu, Mars kabuğunun Dünya veya Ay’ınkinden çok daha kalın olduğu anlamına geliyor” diyor. Genel olarak, güneş sistemimizdeki daha küçük gezegen cisimleri, daha büyük cisimlerden daha kalın bir kabuğa sahiptir. Kim şöyle açıklıyor: “Bu depremi gözlemleyebildiğimiz için şanslıydık. Dünya’da, Mars’ta meydana gelen aynı büyüklükteki depremi kullanarak Dünya’nın kabuğunun kalınlığını belirlemekte zorluk çekerdik. Mars, Dünya’dan daha küçük olmasına rağmen, sismik enerjiyi daha verimli bir şekilde taşıyor.”
Bu araştırmanın en önemli sonuçlarından biri, Mars’ın kuzey ve güney yarım küreleri arasındaki farkla ilgilidir. Bu karşıtlık, teleskoplar var olduğu sürece gözlemlenmiştir; özellikle Mars uydularından alınan görüntülerde görülebilir. Mars’ta kuzey yarımküre düz ovalardan oluşurken, güneyde yüksek platolar bulunur. Kuzeydeki ovalar ile güneydeki dağlık alanlar arasındaki ayrım, Mars ikilemi olarak adlandırılır.
Benzer kabuk yoğunluğu ve radyoaktif ısı
Kim, “Bu farkın iki farklı kaya bileşimiyle açıklanabileceği düşünülebilir” diyor: “Bir kaya diğerinden daha yoğun olurdu.” Bileşim kuzey ve güneyde aynı olabilirken, kabuğun kalınlığı değişmektedir. Kabuk güneyde daha kalınsa, altında daha az yoğun Mars manto malzemesi bulunurken, kuzeyde daha ince bir kabukta bu yoğun, daha ağır malzeme daha fazla olacaktır.
Araştırmacılar tam olarak neyi kanıtlayabildiler? “Sismik gözlemlere ve yerçekimi verilerine dayanarak, kuzeydeki ovalarda ve güneydeki dağlık bölgelerdeki kabuğun yoğunluğunun benzer olduğunu gösteriyoruz” diye yazıyorlar. Buna karşılık, güney yarım küredeki kabuk, kuzey yarım küredekinden daha derine uzanır. Kim, “Bu bulgu çok heyecan verici ve Mars kabuğunun kökeni ve yapısı hakkında uzun süredir devam eden bilimsel bir tartışmaya son veriyor” diyor. Ne de olsa, geçen yıl Mars’a göktaşı çarpmalarının analizi, kuzeydeki ve güneydeki kabukların aynı malzemeden yapıldığına dair kanıtlar sağladı.
Kalın Mars kabuğundan başka sonuçlar da çıkarılabilir. Kim, “Çalışmamız gezegenin ısısını nasıl ürettiğini ve Mars’ın termal geçmişini açıklıyor” diyor. Tek levhalı bir gezegen olan Mars’ın bugün iç kısmında üretilen ana ısı kaynağı, toryum, uranyum ve potasyum gibi radyoaktif elementlerin bozunmasının bir sonucudur. Çalışma, bu ısı üreten elementlerin yüzde 50 ila 70’inin Mars kabuğunda bulunduğunu buldu. Bu yüksek birikim, altında neden bugün hala eritme işlemlerinin devam ettiği yerel bölgelerin olduğunu açıklayabilir.
Referans: Doyeon Kim, Cecilia Duran, Domenico Giardini, Ana-Catalina Plesa, Simon C. Stähler, Christian Boehm, Vedran Lekic, Scott M. McLennan, Savas Ceylan, John Clinton, “Mars yörüngesindeki yüzey dalgalarının gösterdiği küresel kabuk kalınlığı” Paul McEwan Davis, Amir Khan, Brigitte Knapmeyer-Endrun, Mark Paul Panning, Mark A. Wieczorek ve Philippe Lognonné, 22 Haziran 2023, Jeofizik Araştırma Mektupları.
DOI: 10.1029/2023GL103482