Mars’ın Yeraltındaki Gizli Suyu Keşfetmenin Yeni Bir Yolu

Penn State bilim insanları, Mars depremlerinden gelen sismoelektrik sinyallerin, derin yer altı suyunu tespit etmek için nasıl kullanılabileceğini araştırıyor. Mars.

Sismik dalgaların oluşturduğu elektromanyetik alanların tespitine dayanan bu teknik, Mars’ın yeraltı su kaynakları ve su dağılımı hakkında yeni bilgiler sağlayabilir.

Mars’ta sıvı su, bugün mevcutsa, Dünya’da kullanılan geleneksel yöntemlerle tespit edilemeyecek kadar derine gömülmüş olabilir. Ancak, Penn State’ten bilim insanları, Mars depremlerinin -Mars’taki depremler- analizini içeren yeni bir tekniğin bir atılım sağlayabileceğini öne sürüyor.

Depremler yer altı akiferlerinden geçerken elektromanyetik sinyaller üretirler. Yayınlanan bir çalışmada JGR GezegenleriAraştırmacılar, bu sinyallerin Mars yüzeyinin birkaç mil altında suyun varlığını potansiyel olarak nasıl ortaya çıkarabileceğini gösterdi. Penn State Yer Bilimleri Bölümü’nde doktora adayı olan baş yazar Nolan Roth, bu yöntemin gelecekteki Mars misyonu verilerinin analiz edilmesinin önünü açabileceğine inanıyor.

NASA’nın InSight Mars iniş aracı tarafından şimdiye kadar çekilen son görüntülerden biri, 2022’de kızıl gezegenin yüzeyindeki sismometreyi gösteriyor. Bilim adamlarından oluşan bir ekip, sismometreden ve iniş aracındaki bir manyetometreden elde edilen verileri kullanmanın, derinlerde sıvı su olup olmadığının ortaya çıkarılmasına yardımcı olabileceğini öne sürüyor. Mars yüzeyi. Kredi bilgileri: NASA/JPL-Caltech

Mars Depremlerinin Yeraltı Suyunu Tespit Etme Potansiyeli

Roth, “Bilim camiası Mars’ın okyanuslara sahip olduğu ve tarihi boyunca tüm bu suyun kaybolduğu yönünde teorilere sahip,” dedi. “Ancak suyun bir kısmının yer altında sıkıştığına dair kanıtlar var. Bunu henüz bulamadık. Fikir şu, eğer bu elektromanyetik sinyalleri bulabilirsek, o zaman Mars’ta su bulabiliriz.”

Bilim adamları Dünya’da su bulmak isterlerse, yeraltını haritalamak için yere nüfuz eden radar gibi araçları kullanabilirler. Ancak bilim insanları, bu teknolojinin yüzeyin kilometrelerce altında, Mars’ta suyun bulunabileceği derinliklerde etkili olmadığını söyledi.

Bunun yerine araştırmacılar, Dünya’nın yeraltı yüzeyini müdahalesiz bir şekilde karakterize etmek için geliştirilen daha yeni bir teknik olan sismoelektrik yöntemin yeni bir uygulamasını öneriyorlar. Bir depremden kaynaklanan sismik dalgalar yeraltındaki bir akifer boyunca hareket ettiğinde, kayaların ve suyun hareket şeklindeki farklılıklar elektromanyetik alanlar üretir. Araştırmacılara göre yüzeydeki sensörler tarafından duyulabilen bu sinyaller, akiferin derinliği, hacmi, konumu ve kimyasal bileşimleri hakkında bilgiler ortaya çıkarabiliyor.

Mars’taki Sismoelektrik Sinyallerin Avantajları

Roth, “Yeraltında hareket eden Mars depremlerini dinlersek, eğer sudan geçerlerse, bu harika, benzersiz elektromanyetik alan sinyallerini yaratacaklardır,” dedi. “Bu sinyaller, Mars’taki mevcut, modern suyun teşhisi olacaktır.”

Su açısından zengin Dünya’da, aktif akiferleri tanımlamak için bu yöntemi kullanmak zordur çünkü su, akiferlerin dışında bile yeraltında bulunur ve sismik dalgalar zeminde hareket ettikçe başka elektrik sinyalleri yaratır. Bilim adamları, doğru tanımlama ve karakterizasyon için bu arka plan gürültüsünün akifer sinyallerinden ayrılması gerektiğini söyledi.

Penn State’te jeoloji bilimleri doçenti ve Roth’un danışmanı ve ortak yazarı olan Tieyuan Zhu, “Yüzeye yakın kısmın kesinlikle kuruduğu Mars’ta böyle bir ayrıma gerek yok,” dedi. “Sismoelektrik sinyallerin Dünya’da sıklıkla nasıl göründüğünün aksine, Mars’ın yüzeyi doğal olarak gürültüyü ortadan kaldırır ve birkaç akifer özelliğini karakterize etmemize olanak tanıyan yararlı verileri ortaya çıkarır.”

Araştırmada Mars Yüzeyinin Simüle Edilmesi

Araştırmacılar Mars yeraltı yüzeyinin bir modelini oluşturdular ve sismoelektrik yöntemin nasıl performans göstereceğini simüle etmek için akiferler eklediler. Akiferlerin ne kadar kalın veya ince oldukları ve tuzluluk gibi fiziksel ve kimyasal özellikleri de dahil olmak üzere akiferlerle ilgili ayrıntıları analiz etmek için bu tekniği başarılı bir şekilde kullanabileceklerini buldular.

Roth, “Sinyalleri anlayabilirsek geri dönüp akiferleri bizzat karakterize edebiliriz” dedi. “Ve bu bize, bugün Mars’taki suyu ve bunun son 4 milyar yılda nasıl değiştiğini anlama konusunda daha önce hiç olmadığı kadar fazla kısıtlama getirecek. Ve bu ileriye doğru atılmış büyük bir adım olacaktır.”

Mars’taki Mevcut Verileri ve Araçları Kullanmak

Roth, gelecekteki çalışmaların şaşırtıcı bir şekilde Mars’ta daha önce toplanmış verilerin analizini içereceğini söyledi.

NASA2018’de fırlatılan Insight iniş aracı, Mars’a depremleri dinleyen ve yer altının haritasını çıkaran bir sismometre gönderdi. Ancak sismometreler suyu gazdan veya daha az yoğun kayadan ayırt etmekte zorluk çekerler.

Ancak misyon, sismometreye yardımcı olacak bir teşhis aracı olarak bir manyetometreyi de içeriyordu. Bilim adamları, manyetometre ve sismometreden gelen verileri birleştirmenin sismoelektrik sinyalleri ortaya çıkarabileceğini söyledi.

Araştırmacılar, gelecekteki NASA görevlerinde bilimsel deneyler yapmak için özel bir manyetometre göndermenin potansiyel olarak daha iyi sonuçlar üretebileceğini söyledi.

Sismoelektrik Araştırmayı Mars’ın Ötesine Taşımak

“Bu sadece Mars ile sınırlı olmamalı; bu tekniğin, örneğin, bir uydudaki buzlu okyanusların kalınlığını ölçme potansiyeli var. Jüpiterdedi Zhu. “Topluluğa vermek istediğimiz mesaj, geçmişte daha az ilgi gören ve gezegen jeofiziği için büyük potansiyele sahip olabilecek bu umut verici fiziksel fenomenin var olduğudur.”

Referans: “Derin Mars Akiferlerinde Sıvı Suyun Karakterizasyonu: Sismo-Elektrikli Bir Yaklaşım”, N. Roth, T. Zhu ve Y. Gao, 05 Mayıs 2024, Jeofizik Araştırma Dergisi: Gezegenler.
DOI: 10.1029/2024JE008292

Çin’deki Hefei Teknoloji Üniversitesi’nden profesör Yongxin Gao da katkıda bulundu.

Penn State E. Willard ve Ruby S. Miller Bursu ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı, bu çalışmaya katılan araştırmacıları destekledi.