Kredit:NASA/JPL-Caltech
En ny analys av seismiska data från NASA:s Mars InSight-uppdrag har avslöjat ett par överraskningar.
Den första överraskningen:de översta 300 metrarna av underytan under landningsplatsen nära Mars ekvator innehåller lite eller ingen is.
"Vi finner att Mars skorpa är svag och porös. Sedimenten är inte väl cementerade. Och det finns ingen is eller inte mycket is som fyller porutrymmena", säger geofysikern Vashan Wright från Scripps Institution of Oceanography vid University of California San Diego . Wright och tre medförfattare publicerade sin analys i Geophysical Research Letters .
"Dessa fynd utesluter inte att det kan finnas iskorn eller små isbollar som inte cementerar andra mineraler tillsammans", säger Wright. "Frågan är hur troligt det är att is finns i den formen?"
Den andra överraskningen motsäger en ledande idé om vad som hände med vattnet på Mars. Den röda planeten kan ha hyst oceaner av vatten tidigt i sin historia. Många experter misstänkte att mycket av vattnet blev en del av mineralerna som utgör cement under jord.
"Om du sätter vatten i kontakt med stenar producerar du en helt ny uppsättning mineraler, som lera, så vattnet är inte en vätska. Det är en del av mineralstrukturen", säger studiens medförfattare Michael Manga vid University of California Berkeley. "Det finns lite cement, men stenarna är inte fulla av cement."
"Vatten kan också gå in i mineraler som inte fungerar som cement. Men den ocementerade underytan tar bort ett sätt att bevara ett register över liv eller biologisk aktivitet," sade Wright. Cement till sin natur håller ihop stenar och sediment och skyddar dem från destruktiv erosion.
Bristen på cementerade sediment tyder på en vattenbrist på de 300 meter under InSights landningsplats nära ekvatorn. Medeltemperaturen under fryspunkten vid Mars ekvator betyder att förhållandena skulle vara tillräckligt kalla för att frysa vatten om det fanns där.
Många planetforskare, inklusive Manga, har länge misstänkt att underytan på Mars skulle vara full av is. Deras misstankar har smält bort. Ändå finns stora inlandsisar och frusen markis kvar vid Mars poler.
"Som forskare konfronteras vi nu med de bästa data, de bästa observationerna. Och våra modeller förutspådde att det fortfarande borde finnas frusen mark på den latituden med akviferer under," säger Manga, professor och ordförande för jord- och planetvetenskap vid UC Berkeley.
Rymdfarkosten InSight landade på Elysium Planitia, en platt, slät slätt nära Mars ekvator, 2018. Dess instrument inkluderade en seismometer som mäter vibrationer orsakade av marsbävningar och kraschande meteoriter.
Forskare kan knyta denna information till en enorm mängd kunskap om ytan, inklusive bilder av Mars landformer och temperaturdata. Ytdata antydde att underytan kan bestå av sedimentära bergarter och lavaflöden. Fortfarande var teamet tvunget att ta hänsyn till osäkerheter om underjordiska egenskaper som porositet och mineralinnehåll.
Seismiska vågor från marsbävningar ger ledtrådar till naturen hos de material de färdas genom. Möjliga cementerande mineraler - såsom kalcit, lera, kaolinit och gips - påverkar seismiska hastigheter. Wrights team vid Scripps Oceanography tillämpade bergfysisk datormodellering för att tolka hastigheterna som härleds från InSight-data.
"Vi körde våra modeller 10 000 gånger vardera för att få in osäkerheterna i våra svar", säger medförfattaren Richard Kilburn, en doktorand som arbetar i Scripps Tectonorockphysics Lab under ledning av Wright. Simuleringar som visar en underyta som mestadels består av ocementerat material passar bäst in på data.
Forskare vill undersöka underytan för om det finns liv på Mars, är det där det skulle vara. Det finns inget flytande vatten på ytan, och livet under ytan skulle skyddas från strålning. Efter ett prov-retur-uppdrag är en NASA-prioritet för det kommande decenniet Mars Life Explorer-uppdragskonceptet. Målet är att borra två meter in i Mars-skorpan på hög latitud för att söka efter liv där is, sten och atmosfären möts.
Redan under övervägande är det föreslagna internationella robotiska Mars Ice Mapper-uppdraget för att hjälpa NASA att identifiera potentiella vetenskapsmål för de första mänskliga uppdragen till Mars. Scripps Oceanography hjälper till att förbereda unga forskare att bidra till sådana uppdrag.
"I hela mitt liv när jag växte upp har jag hört att jorden kan bli obeboelig", säger studiens medförfattare Jhardel Dasent, en annan doktorand i labbet som Wright leder. "Jag är i den åldern nu där jag kan bidra till att skapa kunskap om en annan planet som kan ta oss dit."
Denna forskning finansierades av National Science Foundation, NASA och CIFAR Earth 4D-programmet. + Utforska vidare
