Gegevens van NASA’s InSight-lander wijzen ook op de dikte van de aardkorst
Seismische golven geregistreerd door NASA’s InSight-lander hebben wetenschappers een eerste in zijn soort gegeven blik op de interne structuur van Mars.
Mars heeft zijn eerste CT-scan gehad, dankzij analyses van seismische golven die zijn opgepikt door NASA’s InSight-lander. Diagnose: De kern van de Rode Planeet is op zijn minst gedeeltelijk vloeibaar, zoals sommige eerdere studies hadden gesuggereerd, en is iets groter dan verwacht.
InSight bereikte eind 2018 Mars en ontdekte kort daarna de eerste bekende marsbeving (SN: 26/11/18; SN: 23-04-19). Sindsdien hebben de instrumenten van de lander meer dan duizend trillingen opgevangen, de meeste kleine gerommel. Veel van die bevingen vonden hun oorsprong in een seismisch actief gebied op meer dan 1.000 kilometer afstand van de lander. Een klein deel van de bevingen had magnitudes variërend van 3,0 tot 4,0, en de resulterende trillingen hebben wetenschappers in staat gesteld om Mars te onderzoeken en nieuwe aanwijzingen over zijn innerlijke structuur te onthullen.
Simon Stähler, een seismoloog bij ETH Zürich, en collega’s analyseerden seismische golven van 11 marsbevingen, op zoek naar twee soorten golven: druk en afschuiving. In tegenstelling tot drukgolven kunnen schuifgolven niet door een vloeistof gaan, en ze bewegen langzamer, ze bewegen van links naar rechts door vaste materialen, in plaats van in een duw-en-trekbeweging in dezelfde richting als een golf zich voortplant zoals drukgolven doen .
Van die 11 gebeurtenissen bevatten zes sets trillingen schuifgolven die sterk genoeg waren om zich te onderscheiden van achtergrondgeluid. De sterkte van die afschuifgolven suggereert dat ze weerkaatsten vanaf het buitenoppervlak van een vloeibare kern, in plaats van een vaste kern binnen te gaan en gedeeltelijk te worden geabsorbeerd, zegt Stähler. En het verschil in aankomsttijden bij InSight voor de drukgolven en schuifgolven voor elke aardbeving suggereert dat De kern van Mars heeft een diameter van ongeveer 3.660 kilometer, rapporteren hij en collega’s in de 23 juli July Wetenschap.
Dat is iets meer dan de helft van de diameter van de hele planeet, groter dan de meeste eerdere schattingen. De kern van de Rode Planeet is zo groot dat het InSight blokkeert om bepaalde soorten seismische golven van een groot deel van de planeet te ontvangen. Dat suggereert op zijn beurt dat Mars seismisch actiever kan zijn dan de sensoren van de lander kunnen detecteren. Inderdaad, een van de regio’s in de seismische blinde vlek van de lander is de Tharsis-regio, de thuisbasis van enkele van de grootste vulkanen van Mars. Vulkanische activiteit daar, evenals de beweging van gesmolten gesteente in de korst in dat gebied, zou aardbevingen of seismische golven kunnen veroorzaken.
Hoewel de nieuw geanalyseerde gegevens bevestigen dat de buitenste kern van de planeet vloeibaar is, is het nog niet duidelijk of Mars een solide binnenkern heeft zoals de aarde, zegt medeauteur Amir Khan, een geofysicus van ETH Zürich. “Het signaal moet aanwezig zijn in de seismische gegevens”, zegt hij. “We hoeven het alleen maar te lokaliseren.”
In een aparte analyse ook gepubliceerd in Wetenschap, Khan en collega’s suggereren dat de seismische blinde vlek van InSight ook gedeeltelijk kan voortkomen uit de manier waarop seismische golven vertragen en buigen als ze diep in de planeet reizen. Veranderingen in seismische golfsnelheid en -richting kunnen bijvoorbeeld het gevolg zijn van geleidelijke variaties in de temperatuur of dichtheid van het gesteente.
De seismische golven van Mars duiden ook op de dikte van de aardkorst. Terwijl ze binnen de planeet heen en weer kaatsen, stuiteren de golven op raakvlakken tussen verschillende lagen en soorten gesteenten, zegt Brigitte Knapmeyer-Endrun, een seismoloog aan de Universiteit van Keulen in Bergisch Gladbach, Duitsland. In een aparte studie in Wetenschap, analyseerden zij en haar team seismische signalen die weerkaatsten op verschillende van dergelijke interfaces in de buurt van het oppervlak van Mars, waardoor het moeilijk was om de diepte te bepalen waarop de korst van de planeet eindigt en de onderliggende mantel begint, zegt ze. De onderzoekers concludeerden echter dat de gemiddelde dikte van de korst ligt waarschijnlijk tussen de 24 en 72 kilometer. Ter vergelijking: de oceanische korst van de aarde is ongeveer 6 tot 7 kilometer dik, terwijl de continentale korst van de planeet gemiddeld 35 tot 40 kilometer dik is.
Samen zijn deze seismische analyses de eerste die de ingewanden van een andere rotsachtige planeet dan de aarde onderzoeken, zegt Stähler. Als zodanig bieden ze ‘grondwaarheid’ voor metingen die zijn gedaan door ruimtevaartuigen in een baan om Mars, en kunnen wetenschappers helpen bij het beter interpreteren van gegevens die zijn verzameld vanuit een baan rond andere planeten, zoals Mercurius en Venus.
De bevindingen kunnen ook inzichten opleveren die planetaire wetenschappers kunnen helpen beter te begrijpen hoe Mars gevormd en geëvolueerd is gedurende het leven van het zonnestelsel, en hoe de Rode Planeet zo verschillend van de aarde is geworden, zegt Sanne Cottaar, een geofysicus aan de Universiteit van Cambridge. Cottaar schreef een commentaar, ook gepubliceerd in Wetenschap, over het nieuwe onderzoek. “Mars werd in elkaar gezet met vergelijkbare bouwstenen”, zegt ze, “maar had een ander resultaat.”
