İki büyük göktaşı çarpması Mars’ın iç kısmına ışık tutuyor

ETH Zürih’teki Marsquake Service’te çalışan araştırmacılar, NASA InSight misyonunun sismometresi tarafından komşu gezegenlerimizden birinde yapılan ölçümleri analiz ediyor.

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. Bekleyişleri nihayet 24 Aralık 2021’de, Mars’a bir göktaşı çarpması uzun süredir bekledikleri yüzey dalgalarını verdiğinde ödüllendirildi.

Deprem okumalarındaki atipik özellikler, araştırmacıların kaynağının yüzeye yakın olduğundan şüphelenmesine neden oldu, 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 uzaklıkta büyük bir çarpma krateri gösterdi.

ETH Zürih Jeofizik Enstitüsü’nde jeofizikçi ve kıdemli araştırma bilimcisi olan 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.

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. Kim, “Bu, Dünya dışında bir gezegende ilk kez gözlemlenen sismik yüzey dalgaları. Apollo’nun Ay’a yaptığı misyonlar bile bunu başaramadı” diyor.

Sismik yüzey dalgalarını araştırmacılar için bu kadar önemli yapan şey, Mars kabuğunun yapısı hakkında bilgi vermeleridir. 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.

Yeni bulgular dikkat çekici çünkü bir gezegenin kabuğu, o gezegenin nasıl oluştuğu ve evrimleştiği hakkında önemli ipuçları sağlıyor. 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 şöyle açıklıyor: “Yüzey dalgalarının yayılma hızı, frekanslarına bağlıdır ve bu da derinliklerine bağlıdır.” Farklı frekanslarda sismik verilerdeki hız değişimlerini ölçerek, her bir frekans 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 kabaca 5 ila 30 kilometre altındaki derinliklerde kabuğun yapısını belirlemesine izin verdi.

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 yarım küresindeki 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, inişin altındaki kabuğun yapısı anlamına gelir. muhtemelen Mars kabuğunun genel yapısını temsil etmiyor” 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 doğrular.

“Bu çılgınca. 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 görmemizi sağlıyor. yaklaşık 90 kilometrelik bir derinlik” diyor Kim.