InSight hat das Innere des Mars kartiert und die Größe seiner Kruste, seines Mantels und seines Kerns enthüllt

Im Mai 2018 hat die NASA Innenerkundung mit seismischen Untersuchungen, Geodäsie und Wärmetransport (InSight) landete auf der Marsoberfläche. Diese Mission ist die erste ihrer Art, da sich alle bisherigen Orbiter, Lander und Rover auf die Untersuchung der Oberfläche und Atmosphäre des Mars konzentrierten. Im Gegensatz dazu hatte InSight die Aufgabe, die innere Struktur des Mars zu charakterisieren und den Kern, den Mantel und die Kruste durch Ablesen seiner seismischen Aktivität (auch bekannt als „Marsquakes“) zu messen.

Ziel ist es, mehr über die geologische Entwicklung des Mars seit seiner Entstehung vor 4,5 Milliarden Jahren zu erfahren, was auch Einblicke in die Entstehung der Erde geben soll. Laut drei kürzlich veröffentlichten Papieren haben die von InSight gewonnenen Daten dazu geführt, dass neue Analysen über die Tiefe und Zusammensetzung der Marskruste und des Marsmantels und bestätigte die Theorie, dass der innere Kern des Planeten geschmolzen ist.

Die drei Studien, die in der Ausgabe vom 23. Juli derWissenschaft, wurden angeführt von Brigitte Knapmeyer-Endrun der Sternwarte Bensberg der Universität zu Köln; Amir Khan , Forscher am Physikalischen Institut der Universität Zürich; und Simon Stähler , Forscher am Institut für Geophysik der ETH Zürich. Diese Papiere befassten sich mit den neuen Erkenntnissen Dicke und Struktur der Marskruste, die Struktur des oberen Mantels , und der geschmolzener Kern (bzw).

Wolken ziehen über das kuppelbedeckte Seismometer, bekannt als SEIS, das zum InSight-Lander der NASA auf dem Mars gehört. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Wie Bruce Banerdt, InSights leitender Forscher am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, in einem kürzlich veröffentlichten NASA JPL . zum Ausdruck brachte Pressemitteilung : „Als wir vor mehr als einem Jahrzehnt anfingen, das Konzept der Mission zu erstellen, waren die Informationen in diesen Papieren das, was wir am Ende erhofften. Dies stellt den Höhepunkt all der Arbeit und Sorgen der letzten zehn Jahre dar.“

Die Daten, die zu allen drei Veröffentlichungen führten, stammten vom Seismometer von InSight, das als Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS) bekannt ist. Auf dem Mars ist seismische Aktivität größtenteils das Ergebnis von Einschlägen auf die Oberfläche, die dazu führen, dass Schallwellen durch den Mantel und den Kern auf die andere Seite des Planeten wandern. Das ultrasensible SIES wurde entwickelt, damit Wissenschaftler diese Schallwellen hören können, deren Geschwindigkeit und Form je nach Material variieren.

Diese Variationen haben Seismologen die Möglichkeit gegeben, die innere Struktur des Mars zu studieren und mehr darüber zu erfahren, wie alle Gesteinsplaneten – einschließlich Erde, Venus und Merkur – funktionieren. In allen Fällen bildeten sich die Gesteinsplaneten aus der protoplanetaren Scheibe, die aus Staub und meteorischem Material bestand, das bei der Entstehung der Sonne übrig geblieben war. Als dieses Material verschmolz, wurde es zu einer riesigen Kugel aus geschmolzenen Silikatmineralen, Metallen und anderen Elementen.

Im Laufe von zig Millionen Jahren kühlte der Planet ab und differenzierte sich in drei verschiedene Schichten – die Kruste, den Mantel und den Kern – wobei sich die leichteren Silikatelemente in der Nähe der Spitze und schwerere Elemente (wie Eisen und Nickel) im Kern absetzten . Die Messung der Tiefe, Größe und Struktur dieser drei Schichten war schon immer ein zentraler Bestandteil der Mission von InSight und des Zwecks, für den SEIS entwickelt wurde.

Der InSight-Lander der NASA hat am 25. Juli 2019, dem 235. Seismologen untersuchen das Wackeln in Seismogrammen, um zu bestätigen, ob sie wirklich ein Beben oder ein vom Wind verursachtes Geräusch sehen. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Seit der SEIS zum ersten Mal auf der Marsoberfläche platziert wurde, hat er 733 verschiedene Marsbeben aufgezeichnet, von denen 35 (alle zwischen einer Stärke von 3,0 und 4,0) die Daten für alle drei Papiere lieferten. Aus diesen Daten stellten Knapmeyer-Endrun und ihre Kollegen fest, dass die Marskruste dünner als erwartet ist und möglicherweise zwei oder drei Unterschichten aufweist. Wenn es zwei Unterschichten gibt, erstreckt sich die Kruste 20 km (12 Meilen) unter der Oberfläche oder 37 km (23 Meilen), wenn es drei gibt.

Unterdessen stellten Khan und seine Kollegen fest, dass sich der Mantel 1560 km (969 Meilen) unter der Oberfläche erstreckt, während Stähler und Kollegen herausfanden, dass der Kern flüssig ist und einen Radius von etwa 1830 km (1.137 Meilen) hat. Diese Studie ist eine einmalige Chance“, genannt Stähler. „Wissenschaftler brauchten Hunderte von Jahren, um den Erdkern zu vermessen; nach den Apollo-Missionen brauchten sie 40 Jahre, um den Kern des Mondes zu vermessen. InSight hat nur zwei Jahre gebraucht, um den Kern des Mars zu vermessen.“

Ein überraschender Fund war, dass alle der bedeutendsten von InSight entdeckten Marsbeben aus einem Gebiet zu stammen scheinen: Cerberus Fossae , eine Region, die vulkanisch so aktiv ist, dass Geophysiker annehmen, dass dort in den letzten Äonen Lava geflossen sein könnte. Dies basiert teilweise auf Bildern, die von umlaufenden Raumfahrzeugen aufgenommen wurden, die Felsbrockenspuren und andere Erdrutschmerkmale entdeckt haben, die anscheinend durch Marsbeben verursacht wurden.

Eine weitere Überraschung war, dass keines dieser Beben aus den prominenteren Vulkanregionen wie Tharsis kam, wo sich die drei größten Vulkane auf dem Mars befinden (gemeinsam bekannt als Tharsis Montes). Es können jedoch viele Beben (groß und klein) auftreten, die InSight aufgrund von Schattenzonen nicht erkennen kann, die durch den Kern verursacht werden, der seismische Wellen von bestimmten Gebieten weg bricht.

Die beiden größten Beben, die von InSight der NASA entdeckt wurden, scheinen ihren Ursprung in einer Region des Mars namens Cerberus Fossae zu haben. Credits: NASA/JPL-Caltech/Univ. von Arizona.

In der Zwischenzeit entdeckt das Seismometer von InSight jeden Tag neue Marsbeben, und das Missionsteam hofft, ein Marsbeben zu entdecken, das größer als 4,0 ist. 'Wir würden immer noch gerne den großen sehen', sagte Mark Panning von JPL, Co-Lead-Autor des Papiers über die Kruste. „Wir müssen eine Menge sorgfältiger Verarbeitung durchführen, um aus diesen Daten die Dinge zu ziehen, die wir wollen. Eine größere Veranstaltung würde dies alles einfacher machen.“

Diese Ergebnisse sind die ersten von vielen, die aus den seismischen Daten von InSight stammen, die Wissenschaftlern helfen, ihre Modelle des Mars und seiner Entstehung zu verfeinern. Sie werden auch wertvolle Informationen darüber liefern, wie der Mars vor etwa 4,2 Milliarden Jahren seine Magnetosphäre verlor, gefolgt von der langsamen Erschöpfung seiner Atmosphäre durch Sonnenwind im Laufe von mehreren hundert Millionen Jahren.

Dieser Prozess führte dazu, dass der Mars von einem wärmeren, feuchteren Planeten, der mikrobielles Leben auf seiner Oberfläche hätte beherbergen könnten, zu dem eisigen und trockenen Planeten überging, der er heute ist. Zu wissen, wie und warum dieser Übergang stattgefunden hat, wird auch Aufschluss darüber geben, wie terrestrische Planeten im Laufe ihrer Evolution bewohnbar bleiben (oder nicht tun). Dieses Wissen wird auch Astrobiologen helfen, die extrasolare Planeten charakterisieren und ihre potenzielle Bewohnbarkeit einschränken möchten.

Die Forschungsergebnisse waren auch Gegenstand einer Live-Streaming-Diskussion, die auf NASA-Fernsehen am Freitag, 23. Juli (den Sie unten anschauen können), sowie die NASA-App , die Agentur Webseite , und die JPLs Youtube und Facebook Kanäle. Dem Gremium gehörten Mike Panning vom NASA Jet Propulsion Laboratory, Amir Khan und Sabine Stanely von der John Hopkins University an.

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