A szeizmikus hullámok bonyolultságokat tárnak fel a Mars köpenyében – a fizika világában

A Mars köpenye egy részben megolvadt külső rétegre és egy teljesen megolvadt, szilíciumban gazdag rétegre oszlik, amely közelebb fekszik a bolygó magjához. Ezt a felfedezést két független csapat tette, és megkérdőjelezi azt a korábbi nézetet, hogy a köpeny – amely a marsi kéreg és a mag között fekszik – egységes összetételű és szerkezetű. Az új elemzések a NASA szeizmikus adatait használták fel InSight Leszáll a Marsra, és hozzájárulhat ahhoz, hogy megértsük a vörös bolygó kialakulását és fejlődését.

A vizsgált szeizmikus hullámok egy részét a bolygót becsapódó meteoritok hozták létre. A hullámok mélyen bejárták a Marsot, mielőtt elérték volna az InSight szeizmométerét, és tanulmányozásuk fontos információkkal szolgál a Mars belsejéről.

"Az ilyen nagy epicentrális távolságok lehetővé tették a kompressziós hullámok terjedését, amelyek a Mars legalsó köpenyében diffrakciós hullámként haladtak" - magyarázza. Henri Samuel a párizsi CNRS-ben, aki az egyik tanulmányt vezette. "Azt találták, hogy ezeknek a hullámoknak a terjedése túl lassú volt ahhoz, hogy homogén köpenyekkel magyarázzák."

Meglepő bőség

A kutatás további támpontokat is szolgáltatott a marsi mag elemi összetételére vonatkozóan. Korábban a számítások szerint meglepően nagy mennyiségben tartalmaz könnyebb elemeket, beleértve a szenet, az oxigént és a hidrogént. Ezek a legújabb tanulmányok azonban azt sugallják, hogy ezek a könnyebb elemek nem olyan gyakoriak, mint azt előre jelezték, és a mag kisebb és sűrűbb, mint azt korábban gondolták.

A másik tanulmányt vezette Amir Khan az ETH Zürich-nél, aki kifejti: „Ezen [könnyebb] elemek nagy mennyiségének igénye komoly kozmokémiai problémákat vet fel, mivel nehéz elképzelni, hogy a Mars hogyan gyűjtött volna össze ilyen nagy arányban könnyű elemeket, és zárta volna le azokat magjába. ”.

Tanulmányaikban Samuel és Khan csapata egyaránt elvégezte az InSight szeizmikus adatainak inverzióját – egy olyan matematikai technikát, amely az információt egy bolygóbelső felszín alatti modelljévé alakítja.

Utána minden csapat kissé eltérő módon értelmezte megfordításait. Khan és munkatársai számára ez azt jelentette, hogy számításaikat az első elvek alapján építették fel. „Kvantummechanika segítségével kiszámítottuk a vas-nikkel könnyűelem-ötvözetek szeizmikus hullámsebességét és sűrűségét, ami teljesen új a Mars magjához hasonló körülmények között” – magyarázza Khan.

Csillapító szerkezetek

Samuel csapata túllépett a sűrűség, az összetétel és a szeizmikus sebesség szempontjain, és megvizsgálta, hogy a Mars belső szerkezete hogyan csillapítja a szeizmikus hullámokat. „Ebből szeizmológiai és egyéb geofizikai adatok alapján következtetni tudtunk a Mars köpenyének első csillapítási szerkezeti modelljére” – magyarázza.

Még ezekkel a különböző módszerekkel is meglepő következtetésre jutott mindkét csapat. "A Földtől eltérően a Marson erősen rétegzett köpeny van, a magja felett dúsított szilikátréteggel" - mondja Samuel. "A réteg alsó része teljesen megolvadt, míg a vékonyabb felső rész részben megolvadt."

Khan elmagyarázza, hogy csapata nagyon hasonló következtetésre jutott. „Számításainkban az olvadt réteg összetétele nagyon közel áll a szilikátköpenyéhez, ami segít megmagyarázni azt a megállapításunkat, hogy a köpenyhez képest valamivel sűrűbb szilikátréteg található. Az a tény, hogy a szilikátot kissé sűrűbbnek találták, szintén megmagyarázza, miért marad stabil a réteg a köpeny alján.

Az eredményeik hasonlósága ellenére a csapatok eltérő megközelítései lehetővé tették számukra, hogy felfedezzék felfedezésük különböző következményeit. Samuel csapata számára a köpeny szerkezetének felfedése a csillapítás szempontjából lehetővé tette számukra, hogy jobban megmagyarázzák a Mars legközelebbi holdjának, a Phobosnak a keringési útvonalát.

Gravitációs mező

A csapat szerint egy megolvadt szilíciumréteg könnyebben deformálódhat a Hold árapály-ereje alatt, mint a felette lévő hidegebb, részben megolvadt réteg. Ez jobban megmagyarázná a Mars gravitációs tere és a Phobos pályája közötti kapcsolatot, miközben konzisztens marad az InSight méréseivel.

A Mars magjának saját vizsgálata során Khan csapata kiszámította, hogy tömegének körülbelül 9-15%-a könnyű elemekből áll. A Mars kialakulásának modelljeit tekintve ez az alacsonyabb abundancia ésszerűbbnek tűnik, mint a homogén köpeny feltételezésein alapuló korábbi tanulmányok több mint 20%-os becslése.

A NASA hajója betekintést nyújt a Mars belsejébe

Mindkét csapat számára a felfedezés fordulópontot jelent a Mars kialakulásának és fejlődésének megértésében az elmúlt 4.5 milliárd év során. „Mivel a rétegződés jelen van a marsi köpenyben, vissza kell mennünk, hogy újra elemezzük és újraértelmezzük a nagyjából négy éves szeizmikus rekordot és az összes többi geofizikai megfigyelést ennek az új paradigmának a fényében” – mondja Samuel. "Ez további felfedezésekhez vezethet a marsi köpeny mélyszerkezetével és magjával kapcsolatban."

A Marsról szerzett ismereteink fejlesztésén túl az eredmény segíthet a csillagászoknak abban is, hogy jobban megértsék a Naprendszeren túli sziklás bolygókat. „Új adatok és új elemzési módszerek beszerzésével új felfedezéseket teszünk, és folyamatosan finomítjuk és frissítjük jelenlegi ismereteinket arról, hogy miből állnak a földi bolygók” – teszi hozzá Khan. "Végső soron erre lesz szükség a Naprendszeren kívüli bolygórendszerek eredetének és fejlődésének megértéséhez."

Mindkét csapat beszámolt tanulmányairól Természet Az Samuel papír itt van és a Khan papír itt.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/seismic-waves-reveal-complexities-in-mars-mantle/