지진파는 화성 맨틀의 복잡성을 드러냅니다.

지진파는 화성 맨틀의 복잡성을 드러냅니다.

타임 스탬프 : 14 년 2023 월 4 일 오후 54시

화성 지진 연구
복잡한 내부: 핵과 지각 사이에 있는 화성 맨틀의 두 가지 다른 층을 보여주는 그림입니다. 또한 레이어가 InSight에서 감지한 지진파에 어떤 영향을 미치는지 보여줍니다. (제공: IPGP-CNES)

화성의 맨틀은 부분적으로 녹은 외부 층과 완전히 녹고 행성의 핵에 더 가까운 실리콘이 풍부한 층으로 나뉩니다. 이 발견은 두 개의 독립적인 팀에 의해 이루어졌으며 화성 지각과 핵 사이에 있는 맨틀이 균일한 구성과 구조를 가지고 있다는 이전 견해에 도전합니다. 새로운 분석은 NASA의 지진 데이터를 사용했습니다. 통찰력 화성은 착륙하고 붉은 행성이 어떻게 형성되고 진화했는지에 대한 우리의 이해를 형성하는 데 도움이 될 수 있습니다.

연구된 지진파 중 일부는 행성에 충돌하는 운석에 의해 생성되었습니다. 파도는 InSight의 지진계에 도달하기 전에 화성 깊은 곳까지 이동했을 것이며 이를 연구하면 화성 내부에 대한 중요한 정보를 얻을 수 있습니다.

“이렇게 큰 진앙 거리는 화성 최하층 맨틀에서 회절파로 이동한 압축파의 전파를 허용했습니다.”라고 설명합니다. 헨리 사무엘 연구 중 하나를 이끌었던 파리의 CNRS에서. "이 파동의 전파는 균질한 맨틀로 설명하기에는 너무 느리다는 것이 밝혀졌습니다."

놀라운 풍부함

이번 연구는 또한 화성 핵의 원소 구성에 대한 추가 단서를 제공했습니다. 이전에는 여기에 탄소, 산소, 수소를 비롯한 가벼운 원소가 놀라울 정도로 많이 포함되어 있는 것으로 계산되었습니다. 그러나 이러한 최신 연구에 따르면 이러한 가벼운 요소는 예상만큼 흔하지 않으며 코어는 이전에 생각했던 것보다 더 작고 밀도가 높습니다.

다른 연구는 다음과 같이 주도되었습니다. 아미르 칸 ETH 취리히(ETH Zurich)에서 그는 다음과 같이 설명합니다. “이러한 [가벼운] 원소의 대량 보완에 대한 필요성은 심각한 우주 화학적 문제를 야기했습니다. 왜냐하면 화성이 어떻게 그렇게 많은 양의 가벼운 원소를 축적하여 핵에 격리시켰는지 상상하기 어렵기 때문입니다. ".

각각의 연구에서 Samuel과 Khan의 팀은 모두 InSight의 지진 데이터 역전을 수행했습니다. 이는 정보를 행성 내부의 지하 모델로 변환하는 수학적 기술입니다.

그 후 각 팀은 반전을 해석하는 데 약간 다른 접근 방식을 취했습니다. Khan과 동료의 경우 여기에는 첫 번째 원칙을 바탕으로 계산을 구축하는 것이 포함되었습니다. Khan은 “우리는 양자 역학을 사용하여 철-니켈 경원소 합금의 지진파 속도와 밀도를 계산했는데, 이는 화성의 핵과 동일한 조건에 대해 완전히 새로운 것입니다.”라고 Khan은 설명합니다.

감쇠 구조

사무엘 팀은 밀도, 구성, 지진 속도를 고려하는 것 이상으로 화성의 내부 구조가 어떻게 지진파를 감쇠시키는지 살펴보았습니다. “이로부터 우리는 지진학 및 기타 지구물리학적 데이터를 기반으로 화성 맨틀의 최초 감쇠 구조 모델을 추론할 수 있었습니다.”라고 그는 설명합니다.

그러나 이러한 서로 다른 방법에도 불구하고 두 팀은 놀라운 결론에 도달했습니다. “지구와 달리 화성은 핵 위에 풍부한 규산염 층이 있는 강력한 층상 맨틀을 갖고 있는 것으로 보입니다.” 사무엘의 말입니다. "층의 하부 부분은 완전히 녹은 반면, 얇은 상부 부분은 부분적으로 녹았습니다."

Khan은 그의 팀이 매우 유사한 결론에 도달했다고 설명합니다. “우리 계산에서 용융된 층의 구성은 규산염 맨틀의 구성과 매우 유사하며, 이는 맨틀에 비해 약간 더 밀도가 높은 규산염 층의 발견을 설명하는 데 도움이 됩니다. 규산염이 약간 더 밀도가 높다는 사실은 이 층이 맨틀 바닥에서 안정적으로 유지되는 이유를 설명합니다.”

결과의 유사성에도 불구하고 팀의 서로 다른 접근 방식을 통해 발견의 다양한 의미를 탐색할 수 있었습니다. 사무엘 팀의 경우, 감쇠 측면에서 맨틀 구조를 밝혀냄으로써 화성의 가장 가까운 달인 포보스의 궤도 경로를 더 잘 설명할 수 있었습니다.

중력장

팀에 따르면, 용융된 실리콘 층은 위의 더 차갑고 부분적으로 용융된 층보다 달의 조석력 하에서 더 쉽게 변형될 수 있습니다. 이는 InSight의 측정과 일관성을 유지하면서 화성의 중력장과 포보스의 궤도 사이의 관계를 더 잘 설명할 것입니다.

화성 핵에 대한 자체 조사를 통해 칸의 팀은 화성 질량의 약 9~15%가 가벼운 원소로 구성되어 있다는 것을 계산했습니다. 화성이 어떻게 형성되었는지에 대한 모델의 관점에서 볼 때, 이러한 낮은 풍부함은 균질한 맨틀 가정을 기반으로 한 이전 연구의 20% 이상 추정치보다 더 합리적으로 보입니다.

이번 발견은 두 팀 모두에게 지난 4.5억년 동안 화성이 어떻게 처음 형성되고 진화했는지에 대한 우리의 이해에 전환점이 되었습니다. 사무엘은 “화성 맨틀에 층화가 존재하므로 우리는 이 새로운 패러다임에 비추어 대략 XNUMX년 동안의 지진 기록과 기타 모든 지구물리학적 관측 항목을 다시 분석하고 해석해야 합니다.”라고 말했습니다. "이것은 화성 맨틀과 그 핵심의 깊은 구조에 대한 추가적인 발견으로 이어질 수 있습니다."

화성에 대한 지식을 향상시키는 것 외에도 이번 결과는 천문학자들이 태양계 너머의 암석 행성에 대해 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. Khan은 "새로운 데이터 수집과 새로운 분석 방법을 통해 새로운 발견을 하고 지구 행성이 무엇으로 구성되어 있는지에 대한 현재의 이해를 계속 개선하고 업데이트합니다."라고 덧붙입니다. "궁극적으로 이것은 외계 행성계의 기원과 진화를 이해하는 데 필요할 것입니다."

두 팀 모두 연구 결과를 다음과 같이 보고합니다. 자연. 그만큼 사무엘페이퍼는 여기 그리고 칸 종이 여기.

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