De två största skalven som upptäckts av NASA:s InSight verkar ha sitt ursprung i en region på Mars som kallas Cerberus Fossae. Forskare har tidigare sett tecken på tektonisk aktivitet här, inklusive jordskred. Den här bilden togs av HiRISE-kameran på NASA:s Mars Reconnaisance Orbiter. Kredit:NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
Baserat på analysen av marsbävningar som registrerats av NASA:s InSight-uppdrag, strukturen på Mars skorpa har nu för första gången bestämts i absoluta tal. Under InSight-landningsplatsen, skorpan är antingen cirka 20 eller 39 kilometer tjock. Det är resultatet av ett internationellt forskarlag som leds av geofysikern Dr. Brigitte Knapmeyer-Endrun vid Kölns universitets institut för geologi och mineralogi och Dr. Mark Panning vid Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology (Caltech). InSight står för "Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesi och värmetransport." NASA:s landare, som landade på Mars den 26 november 2018, utforskar skorpan, mantel och kärna av den röda planeten. Uppsatsen "Thickness and structure of the Martian crust from InSight seismic data" kommer att dyka upp i Vetenskap den 23 juli.
Förr, endast relativa skillnader i tjockleken på Mars-skorpan kunde uppskattas, och ytterligare antaganden krävdes för att erhålla absoluta tjocklekar. De resulterande absoluta värdena visade således stor spridning, beroende på vilka antaganden som gjordes. Seismologi ersätter nu dessa antaganden med en direkt mätning vid landningsplatsen, och kalibrerar därmed jordskorpans tjocklek för hela planeten. Denna oberoende datapunkt gör det också möjligt att uppskatta skorpans densitet.
"Vad seismologi kan mäta är främst hastighetskontraster. Dessa är skillnader i utbredningshastigheten för seismiska vågor i olika material, sa Knapmeyer-Endrun, huvudförfattare till tidningen. "Väldigt lik optik, vi kan observera fenomen som reflektion och refraktion. Angående skorpan, vi drar också nytta av det faktum att skorpan och manteln är gjorda av olika stenar, med ett starkt hastighetshopp mellan dem." Baserat på dessa hopp, skorpans struktur kan bestämmas mycket exakt.
Uppgifterna visar att på InSights landningsplats, det översta lagret är cirka 8 (+/-2) kilometer tjockt. Under det, ytterligare ett lager följer till cirka 20 (+/-5) kilometer. "Det är möjligt att manteln börjar under detta lager, vilket skulle tyda på en förvånansvärt tunn skorpa, även jämfört med den kontinentala skorpan på jorden. Under Köln, till exempel, jordskorpan är cirka 30 kilometer tjock, " förklarade Knapmeyer-Endrun. Eventuellt, dock, det finns ett tredje jordskorpa lager på Mars, vilket skulle göra Marsskorpan under landningsplatsen cirka 39 (+/-8) kilometer tjock. Det skulle stämma mer överens med tidigare fynd, men signalen från detta lager är inte nödvändig för att matcha befintliga data. "I båda fallen, dock, vi kan utesluta möjligheten att hela skorpan är gjord av samma material som är känt från ytmätningar och från marsmeteoriter, " sa geofysikern. "Snarare, data tyder på att det översta lagret består av en oväntat porös bergart. Också, det kan finnas andra bergarter på större djup än basalterna som syns på ytan."
Den här konstnärens återgivning visar en utskärning av instrumentet Seismic Experiment for Interior Structure, eller SEIS, som kommer att flyga som en del av NASA:s Mars InSight-landare. SEIS är en mycket känslig seismometer som kommer att användas för att upptäcka marsbävningar från den röda planetens yta för första gången. Det finns två lager i denna utskärning. Det yttre lagret är Wind and Thermal Shield - ett hölje som skyddar seismometern från marsmiljön. Vinden på Mars, såväl som extrema temperaturförändringar, kan påverka det mycket känsliga instrumentet. Det inre lagret är SEIS själv, en mässingsfärgad kupol som rymmer instrumentets tre pendlar. Dessa insidor är inuti en vakuumkammare av titan för att ytterligare isolera dem från temperaturförändringar på Mars-ytan. Kredit:NASA/JPL-Caltech/CNES/IPGP
Singeln, oberoende mätning av jordskorpans tjocklek vid InSight-landningsplatsen är tillräcklig för att kartlägga jordskorpan över hela planeten. Mätningar från satelliter som kretsar kring Mars ger en mycket tydlig bild av planetens gravitationsfält, vilket gör det möjligt för forskarna att jämföra relativa skillnader i jordskorpans tjocklek med mätningen vid landningsplatsen. Kombinationen av dessa data ger en korrekt karta.
Detta är NASA InSights andra hela selfie på Mars. Sedan jag tog sin första selfie, landaren har tagit bort sin värmesond och seismometer från sitt däck, placera dem på Mars yta; en tunn beläggning av damm täcker nu också rymdfarkosten. Denna selfie är en mosaik som består av 14 bilder tagna den 15 mars och 11 april - den 106:e och 133:e marsdagen, eller sols, av uppdraget - av InSights Instrument Deployment Camera, placerad på sin robotarm. Kredit:NASA/JPL-Caltech
Skorpans tjocklek på Mars är särskilt intressant eftersom skorpan bildades i ett tidigt bildningsstadium från resterna av en smält mantel. Således, data om dess nuvarande struktur kan också ge information om hur Mars utvecklades. Dessutom, en mer exakt förståelse av Mars utveckling hjälper till att dechiffrera hur tidiga differentieringsprocesser utvecklades i solsystemet och varför Mars, Jorden, och andra planeter är så annorlunda idag.
