Seismische golven die door de kern gaan, onthullen eigenschappen van de kern van Mars
Seismologie wordt al meer dan een eeuw gebruikt om het binnenste van de aarde te verkennen. Met de recente detectie van Mars-bevingen door de seismometer van de InSight-missie (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport), kunnen wetenschappers nu het diepe binnenste van Mars onderzoeken.
Al meer dan een eeuw analyseren wetenschappers seismische golven die door de aarde reizen om de diepe structuur ervan te onderzoeken en informatie te verkrijgen over de fysische eigenschappen van de mantel en kern. De kern van Mars is op zijn minst gedeeltelijk vloeibaar, zoals blijkt uit de getijden van Mars en meer recentelijk door seismische golven te detecteren die worden weerkaatst op de kern-mantelgrens. Nieuw onderzoek gepubliceerd in het laatste nummer van de Proceedings of the National Academy of Sciences tilt onze kennis over de kern van de Rode Planeet naar een nieuw niveau. In 2021 werden twee grote seismische gebeurtenissen die door de kern gingen gedetecteerd door de InSight-seismometer SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) en voor het eerst gebruikt om rechtstreeks de elastische eigenschappen van de kern te onderzoeken. Onder de medeauteurs van dit artikel bevindt zich Attilio Rivoldini van de Koninklijke Sterrenwacht van België.
De weg die seismische lichaamsgolven afleggen vanaf het brandpunt tot het observatiepunt, wordt beïnvloed door de dichtheid en elastische eigenschappen van de materiaallagen. Deze eigenschappen hangen op hun beurt af van de samenstelling van de materialen zelf. Golven reflecteren of breken op grensvlakken waar de materiaaleigenschappen veranderen. Er bestaan twee soorten seismische lichaamsgolven: Primaire (P) en Secundaire (S) golven. P-golven zijn samendrukkingsgolven, vergelijkbaar met akoestische golven, terwijl S-golven schuifgolven zijn die niet door vloeibare lagen kunnen voortplanten.
De twee seismische gebeurtenissen gedetecteerd door SEIS zijn afkomstig van het antipodale halfrond van de planeet (zie figuur). De golven, die door de mantel reisden als S-golven en de kern doorkruisten als P-golven, zijn nog nooit eerder waargenomen en worden aangeduid als SKS-golven. Door de relatieve reistijden van SKS-golven ten opzichte van andere mantelgolven (PP en SS) te analyseren en gebruik te maken van bestaande geofysische en geochemische informatie, heeft de studie onze kennis over de grootte en dichtheid van de kern verbeterd en kon voor het eerst direct de seismische snelheid geschat worden. In combinatie met bestaande resultaten geven deze bevindingen informatie over de toestandsvergelijking van de kern en stellen ze ons in staat onze kennis van de hoeveelheid en relatieve verhoudingen van de lichte elementen in de kern te verfijnen. Dit heeft verstrekkende gevolgen voor de vorming en evolutie van Mars en is verbonden met de afwezigheid van een vaste binnenkern en het vroegtijdig stoppen van een door de kern gegenereerd magnetisch veld.
De Insight-missie eindigde in december van vorig jaar. Verdere analyses van de gegevens die zijn verzameld via SEIS en RISE (Rotation and Interior Structure Experiment) zullen naar verwachting verdere inzichten bieden in het binnenste van Mars en ons begrip van de planeet vergroten.
De afbeeldingen links en rechts tonen respectievelijk de locatie van de twee seismische gebeurtenissen die door SEIS zijn gedetecteerd en een schematische weergave van de PP- en SKS-paden door de lagen van Mars. De afbeeldingen zijn afkomstig uit Irving et al. (2023).
Het artikel
Irving et al. (2023), First observations of core-transiting seismic phases on Mars, Proceedings of the National Academy of Sciences, Vol. 120, No. 18. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2217090120
Zie ook
https://www.astro.oma.be/nl/insight-landing-mars-staat-op-het-punt-zijn-geheimen-te-onthullen/
https://www.astro.oma.be/nl/planeet-mars-eerste-resultaten-van-de-insight-missie-gepubliceerd-in-nature-geoscience/
https://www.astro.oma.be/nl/structuur-van-het-binnenste-van-mars-onthuld-door-seismische-gegevens-van-insight/