Den 26 november 2018, NASA InSight-landaren sattes framgångsrikt ned på Mars i Elysium Planitia-regionen. Sjuttio Mars dagar senare, uppdragets seismometer SEIS började registrera planetens vibrationer. Ett team av forskare och ingenjörer vid ETH Zürich, leds av ETH professor Domenico Giardini, hade levererat SEIS styrelektronik och ansvarar för Marsquake Service. Den senare är ansvarig för den dagliga tolkningen av data som överförs från Mars, i samarbete med den schweiziska seismologiska tjänsten vid ETH Zürich. Nu, journalen Naturgeovetenskap publicerade en serie artiklar om resultaten av uppdraget under de första månaderna av operationen på Mars.

Som rapporterats i dessa artiklar, InSight registrerade 174 händelser fram till slutet av september 2019. Sedan dess, mätningarna har fortsatt att leda till mer än 450 observerade marsbävningar idag, som ännu inte har analyserats i detalj. Detta står för en händelse om dagen i genomsnitt.

Data gör det möjligt för forskare att observera hur seismiska vågor färdas genom planeten och avslöja dess inre egenskaper - liknande hur röntgenstrålar används i medicinsk tomografi. Innan InSight landade, forskare hade utvecklat ett brett utbud av möjliga modeller för att representera den röda planetens inre struktur. De inspelade marsbävningarna, redan efter några månader, göra det möjligt att förfina förståelsen av planetens struktur och minska osäkerheterna.

Att tolka marsquake-data är utmanande

Marsquakes liknar de seismiska händelserna vi ser på jorden, även om de i allmänhet är av mindre storlek. De 174 registrerade marsbävningarna kan kategoriseras i två familjer:Den ena inkluderar 24 lågfrekventa händelser med magnituder mellan 3 och 4, som dokumenterats i tidningarna, med vågor som fortplantar sig genom marsmanteln. En andra familj av marsquakes omfattar 150 händelser med mindre magnituder, grundare hypocentralt djup och högfrekventa vågor fångade i Marsskorpan.

"Marsquakes har egenskaper som redan observerats på månen under Apollo-eran, med en lång signalvaraktighet (10 till 20 minuter) på grund av Marsskorpans spridningsegenskaper, " förklarar ETH-professor Giardini. I allmänhet, dock, han säger, att tolka marsquake-data är mycket utmanande och i de flesta fall, det är bara möjligt att identifiera avståndet men inte riktningen från vilken vågorna kommer.

InSight landade på en tunn, sandigt lager

InSight öppnar en ny era för planetarisk seismologi. SEIS-prestandan överträffade hittills förväntningarna, med tanke på de svåra förhållandena på Mars, kännetecknas av temperaturer från minus 80 till 0 grader Celsius varje dag och av kraftiga vindsvängningar. Vinden skakar faktiskt InSight-landaren och dess instrumentering under dagen, vilket leder till en hög nivå av omgivningsljud. Dock, vid solnedgången, vindarna lugnar ner sig och gör det möjligt att registrera de tystaste seismiska data som någonsin samlats in i solsystemet. Som ett resultat, de flesta seismiska händelser som upptäcktes på Mars av SEIS inträffade under de lugna natttimmarna. Den utmanande miljön kräver också att man noggrant särskiljer mellan seismiska händelser och signaler som härrör från landarens rörelser, andra instrument eller atmosfäriskt inducerade störningar.

Hamringen av HP3-instrumentet (ett annat InSight-experiment) och den nära passagen av virvelvindar (dammdjävlar), inspelad av SEIS, tillåta att kartlägga de grunda jordlagrens fysiska egenskaper strax under stationen. Vi vet nu att SEIS landade på en tunn, sandigt lager som når ett par meters djup, mitt i en 20 meter bred gammal nedslagskrater. På större djup, Marsskorpan har egenskaper som är jämförbara med jordens kristallina massiv men verkar vara mer sprucken. Utbredningen av de seismiska vågorna tyder på att den övre manteln har en starkare dämpning jämfört med den nedre manteln.

Seismisk aktivitet även inducerad av tektonisk stress

InSight landade i en ganska lugn region på Mars, eftersom inga händelser i närheten av stationen har registrerats hittills. De tre största evenemangen ägde rum i Cerberus Fossae-regionen cirka 1 500 km bort. Det är ett tektoniskt gripsystem, orsakad av vikten av Elysium Mons, den största vulkanen i området Elysium Planitia. Detta ger starka bevis för att seismisk aktivitet på Mars inte bara är en konsekvens av avkylningen och därmed planetens krympning utan också inducerad av tektonisk stress. Den totala seismiska energin som frigörs på Mars ligger mellan jordens och månen.

SEIS, komplement till andra InSight-mätningar, bidrog också meningsfullt med data för att bättre förstå de meteorologiska processerna på Mars. Instrumentets känslighet för både vind och atmosfäriskt tryck gjorde det möjligt att identifiera meteorologiska fenomen som är karakteristiska för Mars, inklusive de många dammdjävlar som passerar förbi rymdfarkosten varje eftermiddag.