Το InSight χαρτογραφεί τη σύνθεση και τον ογκώδη πυρήνα του Άρη για πρώτη φορά

Από τον φλοιό του Άρη…

Οι παρατηρήσεις που έγιναν από το InSight επέτρεψαν στους ερευνητές να αξιολογήσουν τη δομή του φλοιού του Άρη, επιτρέποντάς τους να προσδιορίσουν το πάχος του και άλλες ιδιότητές του σε απόλυτους αριθμούς για πρώτη φορά. Οι μόνες τιμές που είχαμε προηγουμένως για τον φλοιό του Άρη ήταν σχετικές τιμές που έδειχναν διαφορές στο πάχος από περιοχή σε περιοχή.

«Ως μέρος της ευρύτερης εικόνας για την εσωτερική δομή του Άρη, προσδιορίσαμε το πάχος και τη δομή του φλοιού του Άρη», λέει στο ZME Science η Brigitte Knapmeyer-Endrun, γεωφυσικός στο Ινστιτούτο Γεωλογίας του Πανεπιστημίου της Κολωνίας. «Οι προηγούμενες εκτιμήσεις θα μπορούσαν να βασιστούν μόνο σε τροχιακά δεδομένα –βαρύτητα και τοπογραφία– που μπορούν να περιγράψουν με ακρίβεια σχετικές διακυμάνσεις στο πάχος του φλοιού, αλλά όχι απόλυτες τιμές. Αυτές οι εκτιμήσεις έδειξαν επίσης μεγάλη μεταβλητότητα."

Με δεδομένα που συλλέχθηκαν σχετικά με το πάχος του φλοιού στην περιοχή προσγείωσης του InSight, νέες σεισμικές μετρήσεις και δεδομένα που συλλέχθηκαν από προηγούμενες αποστολές, η ομάδα θα μπορούσε να χαρτογραφήσει το πάχος σε ολόκληρο τον φλοιό του Άρη βρίσκοντας ένα μέσο πάχος μεταξύ 24 και 72 km.

Η Knapmeyer-Endrun εξηγεί ότι τα δεδομένα που συνέλεξε η ίδια και η ομάδα της με το Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS) του InSight, ιδιαίτερα το σεισμόμετρο πολύ ευρείας ζώνης (VBB) –ένα όργανο τόσο ευαίσθητο που μπορεί να καταγράψει κίνηση σε ατομική κλίμακα– και πληροφορίες από το Marsquake Service (MQS) στο ETH της Ζυρίχης, υποδηλώνει ότι ο φλοιός του Κόκκινου Πλανήτη είναι λεπτότερος από ό,τι είχαν προβλέψει τα μοντέλα μέχρι στιγμής.

«Καταλήγουμε με δύο πιθανά πάχη φλοιού στο σημείο προσγείωσης –μεταξύ 39 και 20 km– αλλά και τα δύο σημαίνουν ότι ο φλοιός είναι λεπτότερος από ορισμένες προηγούμενες εκτιμήσεις και επίσης λιγότερο πυκνός από αυτό που υποτίθεται με βάση τις τροχιακές μετρήσεις της επιφάνειας». /P>

Ο Knapmeyer-Endrun συνεχίζει εξηγώντας ότι τα δεδομένα InSight αποκαλύπτουν επίσης τη δομή του φλοιού του Άρη ως πολυεπίπεδη με τουλάχιστον δύο διεπαφές που σηματοδοτούν μια αλλαγή στη σύνθεση. Επιπλέον, η ομάδα δεν μπορεί να αποκλείσει την παρουσία ενός τρίτου στρώματος φλοιού πριν από τον μανδύα.

"Ο φλοιός παρουσιάζει ευδιάκριτη διαστρωμάτωση, με ένα επιφανειακό στρώμα πάχους περίπου 10 km που έχει μάλλον χαμηλές ταχύτητες, υπονοώντας ότι πιθανότατα αποτελείται από μάλλον πορώδεις-σπασμένους-πετρώματα, κάτι που δεν είναι απροσδόκητο λόγω του επαναλαμβανόμενες κρούσεις μετεωριτών», λέει ο γεωφυσικός προσθέτοντας ότι βλέπουμε κάτι παρόμοιο στη Σελήνη, αλλά το φαινόμενο είναι πιο ακραίο λόγω της πολύ πιο λεπτής ατμόσφαιρας αυτού του μικρότερου σώματος.

Η Knapmeyer-Endrun εκπλήσσεται ευχάριστα σχετικά με το πόσες πληροφορίες μπόρεσε να συγκεντρώσει το InSight με ένα μόνο σεισμόμετρο. 4,0 από ένα μόνο σεισμόμετρο», εξηγεί. «Στη Γη, δεν θα μπορούσαμε να ανιχνεύσουμε καν αυτούς τους σεισμούς σε συγκρίσιμη απόσταση. Συνήθως χρησιμοποιούμε σεισόμετρα 10s ή και 100s για παρόμοιες μελέτες."

Και τα δεδομένα θαλάσσιου σεισμού που συνέλεξε το InSight δεν αποδείχθηκαν απλώς καθοριστικά για την εκτίμηση του πάχους και της σύνθεσης του φλοιού του πλανήτη, αλλά επέτρεψαν επίσης στους επιστήμονες να διερευνήσουν βαθύτερα, μέχρι τον ίδιο τον πυρήνα του Άρη.

…Στον μανδύα και τον πυρήνα του Άρη

Χρησιμοποιώντας άμεσα και επιφανειακά ανακλώμενα σεισμικά κύματα από οκτώ χαμηλών συχνοτήτων σεισμικούς σεισμούς, ο Khan και η ομάδα του έψαξαν βαθύτερα κάτω από την επιφάνεια του Άρη για να διερευνήσουν τον μανδύα του πλανήτη. Βρήκαν την πιθανή παρουσία μιας παχιάς λιθόσφαιρας 500 χλμ κάτω από την επιφάνεια του Άρη με ένα υποκείμενο στρώμα χαμηλής ταχύτητας, παρόμοιο με αυτό που βρίσκεται στη Γη. Η μελέτη του Khan και του συν-συγγραφέα του αποκαλύπτει ότι το στρώμα του φλοιού του Άρη είναι πιθανό να εμπλουτιστεί με ραδιενεργά στοιχεία. Αυτά τα στοιχεία θερμαίνουν αυτήν την περιοχή με αυτήν την θέρμανση, μειώνοντας τη θερμότητα στα χαμηλότερα στρώματα.

Αυτές οι χαμηλότερες περιοχές ερεύνησαν ο Stähler και οι συνεργάτες του με τη χρήση αμυδρά σεισμικών σημάτων που ανακλώνται από το όριο μεταξύ του μανδύα του Άρη και του πυρήνα του πλανήτη. Αυτό που ανακάλυψε η ομάδα είναι ότι ο πυρήνας του Κόκκινου Πλανήτη είναι στην πραγματικότητα μεγαλύτερος από ό,τι είχε υπολογιστεί προηγουμένως, με ακτίνα περίπου 1840 km αντί για προηγούμενες εκτιμήσεις 1600 km. Αυτό σημαίνει ότι ο πυρήνας ξεκινά περίπου στα μισά του δρόμου μεταξύ της επιφάνειας του πλανήτη και του κέντρου του.

Από τις νέες πληροφορίες, μπορούμε επίσης να προσδιορίσουμε την πυκνότητα του πυρήνα και να υπολογίσουμε τη σύνθεσή του.

«Τώρα γνωρίζουμε με βεβαιότητα το μέγεθος του πυρήνα και είναι σημαντικά μεγαλύτερος από ό,τι πιστεύαμε ότι είναι εδώ και πολύ καιρό», λέει ο Stähler. «Επειδή διαπιστώσαμε ότι ο πυρήνας είναι αρκετά μεγάλος, επομένως, γνωρίζουμε ότι δεν είναι πολύ πυκνός. Αυτό σημαίνει ότι ο Άρης πρέπει να έχει συσσωρεύσει σημαντική ποσότητα φωτός, πτητικά στοιχεία όπως θείο, άνθρακας, οξυγόνο και υδρογόνο."

Αυτή η αναλογία ελαφρύτερων στοιχείων είναι μεγαλύτερη από αυτή που βρίσκεται στον πυκνότερο πυρήνα της Γης και θα μπορούσε να μας δώσει σημαντικές υποδείξεις για τις διαφορές στη διαμόρφωση αυτών των γειτονικών κόσμων.

«Κάπως αυτά τα ελαφριά στοιχεία χρειάζονταν να μπουν στον πυρήνα. Μπορεί να σημαίνει ότι ο σχηματισμός του Άρη συνέβη πιο γρήγορα από αυτόν της Γης», λέει ο Stähler. "Αυτές οι παρατηρήσεις έχουν τροφοδοτήσει εικασίες ότι ο Άρης μπορεί να αντιπροσωπεύει ένα λανθάνον πλανητικό έμβρυο που απεικονίζει τα χημικά χαρακτηριστικά του ηλιακού νεφελώματος που βρίσκεται στην τροχιά του Άρη."

Όπως έκανε ακριβώς ο Knapmeyer-Endrun, ο Stähler εκφράζει κάποια έκπληξη σχετικά με το πόσο επιτυχημένο ήταν το InSight στη συλλογή σεισμολογικών δεδομένων, τονίζοντας τον ρόλο που έχει παίξει η καλή τύχη στην αποστολή μέχρι στιγμής.

«Καταφέραμε να παρατηρήσουμε αντανακλάσεις σεισμικών κυμάτων από τον πυρήνα –σαν ηχώ– από σχετικά μικρούς σεισμούς. Και οι σεισμοί ήταν ακριβώς στη σωστή απόσταση από το προσγειωμένο. Αν είχαμε προσγειωθεί σε άλλη τοποθεσία, δεν θα είχε λειτουργήσει», λέει ο σεισμολόγος. "Και ο τόπος προσγείωσης επιλέχθηκε μόνο επειδή ήταν επίπεδος και δεν είχε βράχους, οπότε ήταν πραγματικά καθαρή τύχη."

Ο Stähler λέει ότι αυτός και η ομάδα του θα προσπαθήσουν τώρα να χρησιμοποιήσουν σεισμικά κύματα που έχουν διασχίσει τον πυρήνα του Άρη για να προσδιορίσουν εάν ο πυρήνας του πλανήτη διαθέτει έναν εσωτερικό πυρήνα από στερεό σίδηρο όπως η Γη ή αν είναι εντελώς υγρός. Μόνο ένα από τα επίμονα ερωτήματα που η Knapmeyer-Endrun λέει ότι το InSight θα χρησιμοποιήσει marsquakes για να αντιμετωπίσει τα επόμενα χρόνια.

«Υπάρχουν ακόμη πολλά ανοιχτά ερωτήματα που θα θέλαμε να αντιμετωπίσουμε με τη σεισμολογία. Για παράδειγμα, με ποια γεωλογικά/τεκτονικά χαρακτηριστικά συνδέονται οι παρατηρηθέντες σεισμοί; Σε ποιο βάθος συμβαίνουν οι μεταπτώσεις φάσης ολιβίνης στον μανδύα; Και υπάρχει ένας συμπαγής εσωτερικός πυρήνας, όπως στη Γη, ή ολόκληρος ο πυρήνας του Άρη είναι υγρός;» λέει ο γεωφυσικός.

Και αν θέλουμε να συνεχίσουμε με το ιστορικό, τα έξυπνα χρήματα βρίσκονται στο InSight για να απαντήσουμε σε αυτές τις ερωτήσεις και σε άλλα. «Μέσα σε μόλις 2 χρόνια καταγραφής δεδομένων στον Άρη, αυτό το μοναδικό σεισμόμετρο μπόρεσε να μας πει πράγματα για τον φλοιό, τον μανδύα και τον πυρήνα του Άρη για τα οποία εικαζόμαστε εδώ και δεκαετίες».