Ay’da yürümüş ve güneş sistemine sondalar göndermiş olabiliriz, ancak diğer gezegenlerin içinde neler olup bittiği hakkında çok az şey biliyoruz. Şimdi, NASA’nın Mars InSight sondası sayesinde ilk kez birinin içini görüntüleyebildik. 2018’de inen sonda, bir sismometre (çok hassas bir titreşim dedektörü) dahil olmak üzere ekipmanlarla donatılmış güneş enerjili bir arazi aracı ile donatılmıştır.
Science dergisinde yayınlanan üç çalışmada yayınlanan sonuçlar, çok büyük bir çekirdek de dahil olmak üzere Mars’ın iç kısmı hakkında bazı beklenmedik bulgular ortaya koyuyor.
Mars’ın tektonik plakası olmamasına rağmen, ilk “mars depremleri”, sondanın inişinden sonraki aylar içinde tespit edildi. Bunlar, yüzeye çarpan meteorların neden olduğu titreşimlerden veya gezegenin içindeki süreçlerden kaynaklanabilir.
Mars’taki depremleri tespit etmek zordur, çünkü kısmen sismometre, Mars havasının aşırı uçlarına maruz kalır ve mevsimsel olarak değişen rüzgarlı dönemler verileri gizler. Mars’ın içini araştırmak için kullanılan sinyallerin tümü, şimdiye kadar tespit edilen yüzlerce deprem arasında en iyisi olan nispeten küçük depremlerden geliyor.
Gezegenler, bir güneş sisteminin ömrünün erken dönemlerinde malzeme (birikim) biriktirerek büyürler. Ancak iç yapıları, bu ilk bileşenlerin tek tip bir karışımı değildir – ayrıca, bazı hafif minerallerin yüzeye doğru “yüzdüğü”, demir gibi daha ağır bileşenlerin ise gezegenin merkezine doğru battığı farklılaşmaya maruz kalırlar. Mars gibi kayalık gezegenlerin demir açısından zengin bir çekirdeğe, ardından manto adı verilen bir silikat tabakasına ve kabuk olarak bilinen en dışta bir cilde sahip olmasını bekliyoruz. Şimdiye kadar, bu katmanların her birinin Mars’ın ne kadarını işgal ettiği bilinmiyordu.
Metalik kalp
Mars’ın çekirdeğinin bir örneğini almak imkansız. Bunun yerine, büyüklüğünü tahmin etmek için sismik dalgaları kullandık (marsquakeler tarafından yaratıldı). Dünya’da, çekirdeğin yarıçapı ilk olarak, çekirdeğin uzak depremlerden gelen sismik dalgaların gelişini bozduğu bir alan olan “gölgesini” bularak tahmin edildi. Çalışmamız, çekirdek ve manto arasındaki arayüz tarafından yüzeye geri yansıtılan S-dalgaları adı verilen belirli bir tür yavaş, yana doğru hareket eden dalgalara dayanmak zorundaydı.
Dünyanın dört bir yanından sismologlar tarafından dikkatli sismik işleme, sondaya nispeten yakın olan altı marsquake’den gelen sinyalleri ortaya çıkardı. Mineral fiziğinden ve mantodan geçen sismik dalgalardan elde edilen bilgilerle birleştiğinde, Mars çekirdeğinin boyutunu ve yoğunluğunu tahmin edebildik. Bu, yarıçapın 1.830km (40km ver veya al) olduğunu gösteriyor – gezegenin yarıçapının yarısından biraz fazlası, bu düşündüğümüzden daha büyük.
Beklenenden daha büyük çekirdek, nispeten büyük bir oranda daha hafif elementlerin demiriyle karışmasını gerektirir. Yaptığımız çalışmalardan, Mars çekirdeğinin yüksek oranda kükürt ve diğer hafif elementleri içermesi gerektiğini biliyoruz. Deneyler, bu kadar kükürt içeren sıvı demir bileşiklerinin, Mars’ın merkezinde beklediğimiz basınç ve sıcaklıklarda katılaşma olasılığının düşük olduğunu, dolayısıyla Dünya’nın yaptığı gibi bir iç katı çekirdeğe sahip olma ihtimalinin düşük olduğunu gösteriyor. Bu, Dünya’dan farklı olarak bugün Mars’ta neden gezegen çapında bir manyetik alan olmadığını anlamamıza yardımcı olabilir.
Katmanlar ve katmanlar
Bir gezegenin kabuğu, kütlesinin çok küçük bir kısmını oluşturur. Ancak Mars kabuğunun atmosferle ve herhangi bir su veya buzla kimyasal ve termal etkileşimleri, orada yaşamın var olup olmayacağını belirleyen koşulların belirlenmesine yardımcı olur.
İkinci yeni çalışmada, başka bir ekip, farklı kayalık malzeme ile karşılaştıklarında hızlı, sıkıştırma dalgaları olan P dalgalarından S dalgalarına (veya tam tersi) dönüşen sismik dalgaları ve arka plan titreşimleri ve yerçekimi değerlendirmesini araştırdı, Mars kabuğunu araştırmak için. Bu, olası ortalama Mars kabuğu kalınlığının 24km ila 72km arasında olduğunu öne sürdü. Bu, yaklaşık 100 km’ye kadar olan daha önceki tahminleri ekarte edebileceğimiz anlamına gelir.
Dünya üzerindeki 100 yılı aşkın sismolojiden, ince kabuğun altında manto bulunduğunu biliyoruz, ancak mantonun kendisi çekirdeğe kadar tek tip değildir. Toplu olarak litosfer olarak bilinen üst manto ve kabuk katıdır, alt manto ise akabilen bir katıdır. Dünya’da, levha tektoniğinin bir parçası olarak hareket eden litosferik levhalardır, ancak Mars’ta litosferin nasıl bir rol oynadığı belirsizdir.
Mantonun farklı derinliklerini örneklemek için hem doğrudan hem de yansıyan sismik dalgaları kullanabiliriz. Doğrudan P- veya S-dalgaları mantonun derinliklerine dalar ve sonra yüzeye geri döner. Aşağı indikleri derinlik, gezegenin yapısına ve depremden sismometreye olan mesafeye bağlıdır. Yansıyan dalgalar yüzeye geri döner ve sonra tekrar iki veya üç kez dalar. Üçüncü bir çalışma, hem doğrudan hem de yansıyan dalgalar üreten sekiz düşük frekanslı marsquake tanımladı ve bunları Mars kabuğunun ve mantosunun farklı modellerini oluşturmak ve test etmek için kullandı.
Verileri ve modelleri karşılaştırarak, Mars’ın litosferinin 400km ile 600km arasında kalınlıkta olduğunu buldular. Bu, Dünya’da görülen herhangi bir katı tabakadan çok daha kalındır ve Mars kabuğunun önceden düşünülenden daha yüksek bir radyoaktif ısı üreten element konsantrasyonuna sahip olduğu anlamına gelir.
Artık Mars’ı inşa eden bileşenler hakkında daha fazla şey biliyoruz ve çok kalın bir litosfere sahip, bu da küçük kardeş gezegenimizin iç ısısını korumasını sağlıyor. Geleceğin astronotları, kızıl gezegeni araştırmak için kullandığımız küçük mars depremler hakkında endişelenmek zorunda kalmayacak olsa da, kükürt bakımından zengin çekirdek tarafından üretilen bir manyetik alanın olmaması, onların ve ekipmanlarının sert güneş ışınlarına karşı daha dikkatli olmaları gerektiği anlamına gelecektir. rüzgâr.
Mars’ın iç yapısına ilişkin yeni anlayışımız, Apollo misyonlarının Ay’a sismometreler indirmesinden bu yana elli yıldan fazla bir süredir, yeni bir gezegen sismolojisi çağının parçası. Artemis görevinin bir parçası olarak Ay’a yeni sismometreler yerleştirilecek, Dragonfly misyonu ise 2030’ların ortalarında Satürn’ün uydusu Titan’a bir sismometre yerleştirecek. Bu deneyler, gezegenlerin nasıl oluştuğunu ve geliştiğini daha iyi anlamamıza yardımcı olacak – Mars’ın derinliklerini görmek, güneş sistemi boyutundaki bir bulmacanın sadece bir parçası.
