La început istoric, nava spațială a NASA monitorizează ceea ce se află sub suprafața lui Marte

Când Galileo a observat Marte cu un telescop în urmă cu mai bine de 400 de ani, a înregistrat puțin mai mult decât un glob orb, suspendat în întunericul nesfârșit. În cele patru secole care au urmat, savanții au încercat să completeze spațiile libere.

Nu după mult timp după Galileo, astronomul olandez Christian Huygens a venit și a făcut o descoperire profundă a lui Marte. Huygens a observat planeta în 1659, având o zonă mare și întunecată pe față, umbrită într-un loc în formă de inimă într-un desen al planetei roșii. Aceasta a fost prima dată când oamenii au observat trăsăturile superficiale ale altei lumi.

Aproximativ 359 de ani mai târziu, în noiembrie 2018, NASA Insight a aterizat pe Marte La aproximativ 2.000 de mile est de fața locului, a opta oară când agenția spațială plasează un explorator automat pe Planeta Roșie. Misiunea sa, extinsă recent până în 2022, este să asculte „mlaștinile” și să înțeleagă ce se întâmplă sub suprafața vecinului nostru cosmic.

la serii de Trei studii Publicat în Science Thursday, o echipă globală de cercetători a descris interiorul lui Marte folosind datele dobândite de seismometrul InSight, un instrument care răspunde la vibrații și zgomote sub suprafața marțiană. analiza seriei cutremurelor, Am simțit-o în InSight din 2019Pentru prima dată, cercetătorii au reușit să dezvăluie funcționarea interioară a altei planete din sistemul nostru solar – o descoperire pentru geoștiințele planetare.

urechea pe pământ

Primul zgomot planetar detectat de seismometrul InSight, cunoscut sub numele de SEIS, a fost în 2019 la fel ca desenul inițial de la Huygens. Acesta a dezvăluit că Marte era mai activ seismic decât Luna, dar nu la fel de activ ca Pământul și le-a oferit cercetătorilor o primă privire tentantă asupra a ce tip de date poate colecta InSight.

SEIS (imaginea din dreapta) este un instrument în formă de cupolă desfășurat la scurt timp după sosirea InSight pe Marte. Se află pe solul lui Marte și, așa cum spune NASA, arată ca un stetoscop, ascultând „pulsul” planetei. Este o piesă de tehnologie extrem de sensibilă, care înregistrează undele seismice care vibrează și vibrează prin interiorul planetei după un cutremur.

Cupola exterioară este un scut împotriva mediului marțian și protejează SEIS de vânt și praf care ar putea afecta măsurătorile vibrațiilor interne. Seismometrul în sine este un dispozitiv destul de simplu: are trei greutăți, suspendate ca un pendul, care pot detecta vibrații din direcții diferite – ca atunci când o undă seismică dintr-o mlaștină trece peste el.

Cercetările anterioare au arătat că mlaștinile sunt comune, dar nu foarte puternice. Doar câteva înregistrări cresc cu 3 Ceea ce, la sol, poate suna ca un vuiet ușor de la câțiva kilometri distanță, dar nu este suficient de puternic pentru a provoca daune grave structurilor și clădirilor. Majoritatea provin din stratul superior al scoarței planetei, dar studiile au investigat 10 provenind din adâncuri sub suprafață.

Auzind valurile din aceste cutremure este modul în care cercetătorii au ajuns să înțeleagă intestinele lui Marte. Undele seismice care se mișcă prin interiorul planetei sunt modificate de materialele cu care vin în contact – permițând InSight să picteze o imagine a ceea ce se întâmplă la sol.

Ogre, ceapă și alte planete

Anatomia unei planete la fel de „diferențiată” ca Marte este, pentru a cita dintr-un film vechi de 20 de ani, la fel ca o ceapă (… sau un ghoul). Straturile sale. Deși oamenii de știință au completat spațiile libere referitoare la proprietățile suprafeței și atmosferice și la compoziția chimică a solului, ceea ce se întâmplă sub suprafață a fost un mister.

„Pentru tot ce știm despre Marte – cea mai mare parte este limitată la metrul de vârf”, spune Gretchen Benedix, un astronom de la Curtin University din Australia, care nu a fost implicat în studiu. „Este ca și cum ai privi un cadou și te-ai concentra asupra ambalajului”.

În noul set de studii, cercetătorii au cercetat aceste straturi pentru prima dată prin studierea undelor care au zguduit sistemul de informații de mediu comun al InSight. „Aceste noi informații sunt ca și cum ai deschide un cadou pentru a arunca o privire”, spune Benedix.

Un studiu, condus de Brigitte Knappmayer-Endron, geofizician la Universitatea din Köln, a folosit datele pentru a studia stratul superior al planetei, cunoscut sub numele de crustă.

Stratul superior al scoarței, care constă din roci de bazalt din fluxurile de lavă antice, pare să aibă o grosime de aproximativ 10 kilometri (6,2 mi). Dar datele InSight au dezvăluit că un alt strat, de aproximativ două ori mai mare decât dimensiunea respectivă, se află chiar sub acesta. Sub aceasta, Knapmeyer-Endrun a spus într-un comunicat de presă, poate fi locul unde începe „mantaua” – ceea ce face ca scoarța lui Marte să fie „surprinzător de subțire”.

Dar echipa a mai arătat că ar putea exista un al treilea strat în crustă, care se extinde la o adâncime de aproximativ 40 de kilometri.

Apoi, există nucleul marțian, care a creat singure surprize.

Așa cum se arată în imaginea din partea de sus, mlaștinile pot trimite vibrații până la capăt în centrul planetei, unde ricoșează și se reped spre SEIS. Aceste semne, cum ar fi descris într-un studiu Condus de Simon Stähler, geofizician la ETH Zurich din Elveția, a fost relativ slab, dar a ajutat la estimarea dimensiunii nucleului planetei. Și dimensiunea contează aici.

Limita dintre manta și miez pare să fie la mai puțin de 1.000 de mile sub suprafață, ceea ce este mai mare decât au sugerat unele studii. Sugestia, potrivit unui articol însoțitor publicat în Science joi, este că miezul de fier-nichel este mai puțin dens decât se aștepta anterior, dar este în stare lichidă, așa cum au susținut alte studii.

De ce este important interiorul lui Marte?

Geofizicianul Universității din Texas, Yosio Nakamura, a descris întoarcerea seismologiei pe Marte drept „o nouă zori” în Comentariu la Nature Geoscience în 2020. Capacitatea de a detecta undele seismice ajută la plasarea unor constrângeri fundamentale asupra modului în care planeta evoluează probabil în timp și, potrivit lui Benedix, „ne spune multe despre evoluția termică a planetei respective”.

Căldura este emisă din miezul unei planete în timpul formării și evoluției timpurii și, înțelegând compoziția nucleului, cercetătorii pot face ipoteza modului în care Marte s-a răcit în timp. Combinând acest lucru cu alte date, obținute de navele spațiale care orbitează, NASA și navele spațiale chineze, nu numai că ne ajută să înțelegem Marte – dezvăluie, de asemenea, modul în care planetele se formează, se schimbă și evoluează pe întregul sistem solar și, eventual, dincolo.

InSight a încercat, de asemenea, să ia o măsură directă a temperaturii sub suprafața planetei roșii folosind „alunița ascunsă”. Dar la început, când alunița a încercat să sapă în solul nebunesc al lui Marte, s-a împiedicat. Încercările eroice ale inginerilor NASA de a elibera alunița s-au dovedit nereușite, iar în ianuarie, declarat mort. Cu toate acestea, misiunea InSight este departe de a fi terminată – și va continua să asculte mlaștinile până în 2022. Deși oferă doar o „ureche”, așa cum ar fi, observațiile repetate ar trebui să le permită oamenilor de știință să-și îmbunătățească înțelegerea interiorului Marte .

În mai puțin de patru secole, am trecut de la Huygens la schițarea unei pete în formă de inimă pe fața lui Marte la înțelegerea inimii lui Marte în sine. Blankurile pot continua să fie completate.