Na historickém začátku vesmírná loď NASA monitoruje, co leží pod povrchem Marsu

Když Galileo před více než 400 lety pozoroval Mars dalekohledem, zaznamenal o něco více než prázdnou kouli zavěšenou v nekonečné temnotě. Ve čtyřech stoletích, která následovala, se vědci snažili vyplnit prázdná místa.

Netrvalo dlouho po Galilei a přišel holandský astronom Christian Huygens, který provedl hluboký objev Marsu. Huygens pozoroval planetu v roce 1659 a měl na tváři velkou tmavou plochu, která byla ve výkresu rudé planety zastíněna ve tvaru srdce. Bylo to poprvé, co lidé pozorovali povrchní rysy jiného světa.

Asi o 359 let později, v listopadu 2018, NASA Insight přistála na Marsu Asi 2 000 mil východně od místa, již po osmé, kosmická agentura umístila na Červenou planetu automatizovaného průzkumníka. Jeho posláním, nedávno prodlouženým do roku 2022, je naslouchat „bažinám“ a porozumět tomu, co se děje pod povrchem našeho vesmírného souseda.

na řada tři studie Publikovaný ve vědeckém čtvrtek, globální tým vědců popsal vnitřek Marsu pomocí dat získaných seismometrem InSight, což je nástroj, který reaguje na vibrace a zvuky pod marťanským povrchem. analýza řady zemětřesení, Cítím to v InSight od roku 2019Vědcům se poprvé podařilo odhalit vnitřní fungování jiné planety v naší sluneční soustavě – průlom pro planetární geovědy.

ucho na zemi

První planetární chrastítko detekované seismometrem InSight, známým jako SEIS, bylo v roce 2019 stejně jako původní kresba od Huygensa. Ukázalo se, že Mars byl seismicky aktivnější než Měsíc, ale ne tak aktivní jako Země, a poskytl vědcům vzrušující první pohled na to, jaký druh dat může InSight shromažďovat.

SEIS (na obrázku vpravo) je kopulovitý nástroj nasazený krátce po příjezdu InSight na Mars. Nachází se na půdě Marsu a, jak říká NASA, vypadá jako stetoskop, který poslouchá „puls“ planety. Jedná se o vysoce citlivou technologii, která zaznamenává seizmické vlny, které vibrují a vibrují vnitřkem planety po zemětřesení.

Vnější kopule je štítem proti marťanskému prostředí a chrání SEIS před větrem a prachem, který by mohl ovlivnit měření vnitřních vibrací. Samotný seismometr je poměrně jednoduché zařízení: má tři závaží zavěšená jako kyvadlo, která dokážou detekovat vibrace z různých směrů – jako když přes ni projde seizmická vlna z bažiny.

Předchozí výzkumy ukázaly, že bažiny jsou běžné, ale ne příliš silné. Pouze několik nahrávek vzroste o 3 Což na zemi může znít jako mírný řev ze vzdálenosti několika kilometrů, ale není dostatečně silné, aby způsobilo vážné poškození konstrukcí a budov. Většina pochází z horní vrstvy kůry planety, ale studie zkoumaly 10 pocházejících z hloubi pod povrchem.

Slyšení vln z těchto zemětřesení je způsob, jakým vědci pochopili útroby Marsu. Seismické vlny pohybující se vnitřkem planety jsou pozměňovány materiály, s nimiž přicházejí do styku – což umožňuje InSight vykreslit obraz toho, co se děje na přízemní.

Zlobr, cibule a jiné planety

Anatomie planety „diferencované“ jako Mars je, cituji z 20 let starého filmu, stejně jako cibule (… nebo vlkodlak). Jeho vrstvy. Ačkoli vědci vyplnili mezery týkající se povrchových a atmosférických vlastností a chemického složení půdy, to, co se děje pod povrchem, bylo záhadou.

„Všechno, co víme o Marsu – většina je omezena na nejvyšší metr,“ říká Gretchen Benedix, astronomka z Curtin University v Austrálii, která se studie nezúčastnila. „Je to jako dívat se na dárek a soustředit se na obal.“

V nové sadě studií vědci zkoumali tyto vrstvy poprvé studiem vln, které otřásly sdíleným informačním systémem o životním prostředí InSight. „Tato nová informace je jako otevření dárku nakouknout,“ říká Benedix.

Jedna studie vedená Brigitte Knappmayer-Endronovou, geofyzičkou na univerzitě v Kolíně nad Rýnem, použila data ke studiu vrchní vrstvy planety známé jako kůra.

Horní vrstva kůry, která se skládá z čedičových hornin ze starých lávových proudů, se jeví jako silná maximálně 10 kilometrů (6,2 mil). Data InSight však odhalila, že přímo pod ní leží další vrstva, zhruba dvakrát tak velká. Pod tím, jak uvedl Knapmeyer-Endrun v tiskové zprávě, může být místo, kde začíná „plášť“ – díky čemuž je Marsova kůra „překvapivě tenká“.

Tým však také ukázal, že v kůře může být třetí vrstva, která sahá až do hloubky asi 40 kilometrů.

Pak je tu marťanské jádro, které samo o sobě vytvořilo několik překvapení.

Jak je znázorněno na obrázku nahoře, bažiny mohou posílat vibrace až do jádra planety, kde se odrazí a spěchají zpět k SEIS. Tyto znaky, jako popsáno ve studii Vedený Simonem Stählerem, geofyzikem na ETH Curych ve Švýcarsku, byl relativně slabý, ale pomohl odhadnout velikost jádra planety. A zde záleží na velikosti.

Hranice mezi pláštěm a jádrem se zdá být méně než 1 000 mil pod povrchem, což je větší, než naznačují některé studie. Podle doprovodného článku publikovaného ve čtvrtek ve čtvrtek se navrhuje, že železo-niklové jádro je méně husté, než se dříve očekávalo, ale je v kapalném stavu, jak tvrdí jiné studie.

Proč je vnitřek Marsu důležitý?

Geofyzik z Texaské univerzity Yosio Nakamura popsal návrat seismologie na Mars jako „nový úsvit“ v Komentář k přírodní geovědě v roce 2020. Schopnost detekovat seismické vlny pomáhá umístit některá základní omezení toho, jak se planeta pravděpodobně vyvíjí v průběhu času, a podle Benedixa „nám říká hodně o tepelném vývoji této planety“.

Teplo je emitováno z jádra planety během jejího formování a raného vývoje a díky porozumění složení jádra mohou vědci předpokládat, jak se Mars v průběhu času ochladil. Kombinace těchto údajů s dalšími daty získanými na oběžné dráze kosmických lodí, NASA a čínských kosmických lodí nám nejen pomáhá pochopit Mars – ale také odhaluje, jak se planety formují, mění a vyvíjejí napříč sluneční soustavou a možná i mimo ni.

InSight se také pokusil provést přímé měření teploty pod povrchem rudé planety pomocí „skrytého krtka“. Ale brzy, když se krtek pokusil kopat do bláznivé půdy Marsu, narazil. Hrdinné pokusy inženýrů NASA o osvobození krtka se ukázaly jako neúspěšné a v lednu prohlášen za mrtvého. Mise InSight však zdaleka neskončila – a bude nadále poslouchat bažiny až do roku 2022. Ačkoli poskytuje jakoby jen jedno „ucho“, opakovaná pozorování by měla vědcům umožnit zlepšit pochopení nitra Marsu .

Za méně než čtyři století jsme přešli od Huygensa, který načrtával na tváři Marsu šmouhu ve tvaru srdce, k pochopení samotného srdce Marsu. Mezery mohou být vyplňovány i nadále.