Nye kratere skabes på planetariske overflader ved meteoritnedslag, som også ændrer atmosfærens sammensætning. Meteoroider forårsager korte seismiske og akustiske bølger, der genereres under atmosfærisk indtrængen og jordpåvirkning. Imidlertid er ny kraterdannelse og relaterede stød-inducerede mekaniske bølger endnu ikke blevet observeret i fællesskab ud over Jorden.
I en ny undersøgelse, NASA rapporterede observationer af seismiske og akustiske bølger fra NASA InSight-landerens seismometer. Observationerne er knyttet til de fire meteoroid-nedslagsbegivenheder på Mars observeret i rumfartøjsbilleder. Påvirkningerne varierede mellem 53 og 180 kilometer fra InSights placering, et område med Mars kaldet Elysium Planitia.
Den første af de fire bekræftede meteoroider, betegnelsen for rumsten, før de rammer jorden, gjorde den mest dramatiske indgang: Den ramte Mars atmosfære den 5. september 2021, sprængte i mindst tre skår, der hver efterlod et krater i bagsiden.
Credits: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
Derefter fløj NASAs Mars Reconnaissance Orbiter over det anslåede nedslagssted for at bekræfte placeringen. Dets sort-hvide kontekstkamera afslørede tre mørke pletter på overfladen. Orbiterens hold brugte HiRISE-kameraet til at få et farvenærbillede af kraterne, efter at de havde lokaliseret disse steder.
Ingrid Daubar fra Brown University, en papirs medforfatter og specialist i Mars-påvirkninger, sagde: "Efter tre års InSights ventetid på at opdage en påvirkning, så disse kratere smukke ud."
Efter at have analyseret tidligere data bekræftede forskerne, at tre andre påvirkninger havde fundet sted den 27. maj 2020; 18. februar 2021; og 31. august 2021.
Hvorfor der ikke har været flere meteoroidekollisioner på Mars, har forbløffet forskere. Det primære asteroidebælte i solsystemet er lige ved siden af den røde planet, hvilket betyder, at der er nok pladssten i nærheden til at gennemsøge planetens overflade. Fordi Mars atmosfære kun er 1 % tykkere end Jordens, passerer flere meteoroider igennem den uden at gå i opløsning.
InSights seismometer har registreret over 1,300 marskælv. Instrumentet er så følsomt, at det kan registrere seismiske bølger på tusindvis af kilometers afstand. Men begivenheden den 5. september 2021 markerer første gang, at en påvirkning blev bekræftet som årsagen til sådanne bølger.
Det har InSights team mistanke om "andre påvirkninger kan være blevet sløret af vindstøj eller sæsonbestemte ændringer i atmosfæren. Men nu hvor den karakteristiske seismiske signatur af et nedslag på Mars er blevet opdaget, forventer forskerne at finde flere gemmer sig inden for InSights næsten fire års data."
Seismiske data giver adskillige hints, der vil forbedre videnskabsmænds forståelse af den røde planet. Mest marskælv udløses af tryk og varmeinduceret nedbrydning af underliggende bjergarter. Forskere kan analysere Mars' skorpe, kappe og kerne ved at observere, hvordan seismiske bølger ændrer sig, når de passerer gennem forskellige materialer.
De fire meteoroidnedslag, der er bekræftet indtil videre, har produceret små jordskælv med en styrke på højst 2.0. Disse mere mindre jordskælv giver forskerne kun et indblik i Mars-skorpen, mens seismiske signaler fra større jordskælv, som hændelsen på størrelsesordenen 5, der fandt sted i maj 2022, også kan afsløre detaljer om planetens kappe og kerne.
Papers hovedforfatter, Raphael Garcia fra Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace i Toulouse, Frankrig, sagde, "Men påvirkningerne vil være afgørende for at forfine Mars' tidslinje. Påvirkninger er solsystemets ure. Vi er nødt til at kende slaghastigheden i dag for at vurdere alderen på forskellige overflader."
Ved at tælle antallet af nedslagskratere på en planets overflade, kan forskere bestemme alderen på planetens overflade. Forskere kan derefter bestemme, hvor mange flere påvirkninger, der skete tidligere i solsystemets historie ved at kalibrere deres statistiske modeller afhængigt af, hvor ofte de observerer påvirkninger.
En meteoroids bane og stødbølgestørrelse kan genskabes ved hjælp af information fra InSight og orbitalbilleder. Hver meteoroid producerer en eksplosion, når den rammer Jorden og en chokbølge, når den rammer atmosfæren. Lydbølger fra disse hændelser rejser hen over atmosfæren. Når denne lydbølge når InSight, hældes jorden mere dramatisk, jo større eksplosionen er. Seismometeret på landeren er følsomt nok til at måle, hvor meget og i hvilken retning jorden hælder som følge af en sådan hændelse.
Garcia sagde, "Vi lærer mere om selve påvirkningsprocessen. Vi kan nu matche forskellige kraterstørrelser til specifikke seismiske og akustiske bølger."
Journal Reference:
- Garcia, RF, Daubar, IJ, Beucler, É., et al. Nydannede kratere på Mars lokaliseret ved hjælp af seismiske og akustiske bølgedata fra InSight. Nat. Geosci. (2022). DOI: 10.1038/s41561-022-01014-0
