Wissenschaftler verwenden seismisches Rauschen, um die obersten 100 Meter des Mars abzubilden

Der InSight-Lander der NASA hat einen Seismographen auf dem Mars installiert, und die von ihm entdeckten Erdbeben haben uns geholfen kartografiere das Innere des Planeten. Diese Daten geben einen Überblick über die inneren Elemente des Mars: wie groß ist der Kern, ob etwas geschmolzen ist usw. Aber es erfasst nicht die kleinen Details, wie das Aussehen des Bodens direkt unter InSight.

Diese Woche beschrieben die Forscher, wie es ihnen gelungen ist, auf dem Mars ruhige Perioden zu finden, die es ihnen ermöglichen, näher an die Oberfläche zu gelangen. Die Ergebnisse, kombiniert mit einigen Oberflächenmerkmalen in der Nähe, zeigen, dass sich InSight wahrscheinlich über zwei großen Lavaströmen befindet, die durch Sedimentschichten getrennt sind.

Sei ganz ruhig

Erdbeben sind nicht nützlich, um lokale Merkmale auszusortieren. Kommen ihre seismischen Wellen von weit genug, dann wird ihr Verhalten hauptsächlich von den Materialien beeinflusst, die sie die meiste Zeit durchquert haben. Wenn sich das Erdbeben in der Nähe ereignet, sind die Dinge zu energisch, um die kleinen Details zu erkennen, die durch lokale Besonderheiten verursacht werden. Um sich die lokale Geologie anzusehen, müssen Sie sich also das seismische Hintergrundrauschen ansehen, das ständig von InSight aufgenommen wird.

Auf der Erde wird der größte Teil des Erdbebenlärms entweder durch menschliche Aktivitäten oder durch die Ozeane erzeugt. Auf dem Mars fehlen jedoch beide Rauschquellen, und sein Hintergrund wird vom Wind dominiert, der mit den Eigenschaften des Mars interagiert.

Als die Daten jedoch zu Tageszeiten untersucht wurden, an denen der Wind im Allgemeinen stark war, wurde festgestellt, dass das Rauschen von den Frequenzen dominiert wird, die vom Wind erzeugt werden, der mit dem Lander selbst interagiert. Die Forscher konzentrierten sich daher auf das, was am frühen Abend, der Märzzeit, war, als der Wind tendenziell nachließ. An diesem Punkt wird der größte Teil des seismischen Rauschens durch schwache Winde erzeugt, die eher mit der nahegelegenen Geologie als mit dem Lander selbst interagieren.

Geologen haben seismisches Rauschen verwendet, um die Eigenschaften der Erde zu rekonstruieren, indem sie die horizontalen und vertikalen Komponenten des Rauschens vergleichen. Dies ist ein Prozess, der mit einer großen Sammlung potenzieller Strukturen nahe der Marsoberfläche übereinstimmen kann. Um die Liste der Möglichkeiten einzugrenzen, konzentrierten sich die Forscher auf die Merkmale, die in den meisten potenziellen Lösungen vorhanden sind. Sie untersuchten auch freiliegendes Gestein in nahegelegenen Kratern, um nach sichtbaren Merkmalen zu suchen, die mit den von ihren Modellen vorgeschlagenen Elementen korrelieren.

Was ist darunter

Der der Oberfläche am nächsten liegende Regolith des Mars wird aus Staub und Gesteinsfragmenten gebildet, die bei Einschlägen entstehen. Es scheint nur 1,5 Meter dick zu sein, obwohl die Forscher warnen, dass die Daten zu den höchsten 20 Metern des Materials sehr unsicher sind. Drei Meter unter der Oberfläche scheint sich eine Schicht vulkanischen Gesteins zu befinden, die durch große Eruptionen in der fernen Vergangenheit des Mars gebildet wurde.

Darunter, etwa 30 bis 80 Meter (diese Zahlen sind ziemlich ungenau), befindet sich eine weitere Materialschicht, in der sich die seismischen Signale langsam bewegen. Die Forscher schließen daraus, dass es sich wahrscheinlich um eine Schicht aus Sedimentgestein handelt. Unten sind andere vulkanische Ablagerungen.

Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass die tiefsten vulkanischen Ablagerungen auf das Hesperium zurückgehen, eine Zeit weit verbreiteter vulkanischer Aktivität, die vor mehr als 3 Milliarden Jahren endete. Die darüber liegende Sedimentablagerung bildete sich, als der Mars kalte, trockene Bedingungen erlebte, die seinem aktuellen Zustand ähnlich sind. Nach seiner Konsolidierung und manchmal während der Amazonasperiode des Mars bedeckten weitere Eruptionen die Sedimente. Seitdem haben die Einschläge und Winde des Mars eine Schicht aus losem Material über den vulkanischen Schichten abgelagert.

All dies steht offensichtlich im Einklang mit dem, was in den benachbarten Kratern beobachtet werden kann. Dennoch ist die Menge an Informationen, die die Forscher aus einem kleinen Rauschen extrahieren konnten, beeindruckend.

Naturkommunikation, 2021. DOI: 10.1038 / s41467-021-26957-7 (Über DOIs).

Bild auflisten von NASA / JPL-Caltech