W wyniku uderzeń meteorytów na powierzchniach planet powstają nowe kratery, które zmieniają również skład atmosfery. Meteoroidy powodują powstawanie krótkich fal sejsmicznych i akustycznych podczas wejścia w atmosferę i uderzenia w ziemię. Jednak nowe tworzenie się kraterów i związane z nimi fale mechaniczne wywołane uderzeniami nie zostały jeszcze wspólnie zaobserwowane poza ziemia.
W nowym badaniu NASA odnotowali obserwacje fal sejsmicznych i akustycznych z sejsmometru lądownika NASA InSight. Obserwacje są powiązane z czterema uderzeniami meteoroidów na Marsie obserwowanymi na zdjęciach z sondy kosmicznej. Uderzenia wahały się od 53 do 180 mil (85 do 290 kilometrów) od lokalizacji InSight, regionu marzec zwany Elysium Planitia.
Pierwszy z czterech potwierdzonych meteoroidów, termin określający skały kosmiczne przed uderzeniem w ziemię, dokonał najbardziej dramatycznego wejścia: Uderzył Atmosfera Marsa 5 września 2021 r., rozbijając się na co najmniej trzy odłamki, z których każdy pozostawił za sobą krater.
Kredyty: NASA/JPL-Caltech/Uniwersytet Arizony
Następnie Mars Reconnaissance Orbiter przeleciał nad szacowanym miejscem uderzenia, aby potwierdzić lokalizację. Jej czarno-biała kamera kontekstowa ujawniła trzy zaciemnione plamy na powierzchni. Zespół orbitera wykorzystał kamerę HiRISE do uzyskania kolorowego zbliżenia kraterów po zlokalizowaniu tych miejsc.
Ingrid Daubar z Brown University, współautorka artykułu i specjalistka od uderzeń na Marsie, powiedziała: „Po trzech latach oczekiwania InSight na wykrycie uderzenia te kratery wyglądały pięknie”.
Po przeanalizowaniu wcześniejszych danych naukowcy potwierdzili trzy inne uderzenia, które miały miejsce 27 maja 2020 r.; 18 lutego 2021; i 31 sierpnia 2021 r.
Dlaczego na Marsie nie było więcej zderzeń meteoroidów, zdziwiło naukowców. Pierwotny pas planetoid Układu Słonecznego znajduje się tuż obok Czerwonej Planety, co oznacza, że w pobliżu jest wystarczająco dużo skał kosmicznych, aby przeszukać powierzchnię planety. Ponieważ atmosfera Marsa jest tylko o 1% grubsza niż ziemska, więcej meteoroidów przechodzi przez nią bez rozpadu.
Sejsmometr InSight wykrył ponad 1,300 trzęsień Marsa. Instrument jest tak czuły, że może wykryć fale sejsmiczne z odległości tysięcy mil. Ale wydarzenie z 5 września 2021 r. Po raz pierwszy potwierdzono, że przyczyną takich fal było uderzenie.
Zespół InSight podejrzewa, że „inne oddziaływania mogły zostać zasłonięte przez szum wiatru lub sezonowe zmiany w atmosferze. Ale teraz, gdy odkryto charakterystyczną sygnaturę sejsmiczną uderzenia w Marsa, naukowcy spodziewają się znaleźć więcej kryjówek w prawie czterech latach danych InSight”.
Dane sejsmiczne dostarczają wielu wskazówek, które poprawią zrozumienie przez naukowców Czerwonej Planety. Bardzo trzęsienia ziemi są wywoływane przez ciśnienie i łamanie pod wpływem ciepła leżące pod spodem skały. Naukowcy mogą analizować Skorupa Marsa, płaszcz i rdzeń, obserwując, jak fale sejsmiczne zmieniają się podczas przechodzenia przez różne materiały.
Dotychczas potwierdzone cztery uderzenia meteoroidów spowodowały niewielkie wstrząsy o sile nie większej niż 2.0. Te mniejsze wstrząsy zapewniają naukowcom jedynie wgląd w skorupę marsjańską, podczas gdy sygnały sejsmiczne z większych wstrząsów, takich jak zdarzenie o magnitudzie 5, które miało miejsce w maju 2022 roku, mogą również ujawnić szczegóły dotyczące płaszcza i jądra planety.
Główny autor artykułu, Raphael Garcia z Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace w Tuluzie we Francji, powiedziany, „Ale wpływy będą miały kluczowe znaczenie dla udoskonalenia osi czasu Marsa. Uderzenia to zegary Układu Słonecznego. Aby oszacować wiek różnych powierzchni, musimy dziś znać natężenie uderzeń”.
Licząc liczbę kraterów uderzeniowych obecnych na powierzchni planety, naukowcy mogą określić wiek powierzchni planety. Naukowcy mogą następnie określić, o ile więcej uderzeń miało miejsce wcześniej w historia układu słonecznego kalibrując swoje modele statystyczne w zależności od tego, jak często obserwują zachodzące wpływy.
Trajektorię meteoroidu i rozmiar fali uderzeniowej można odtworzyć na podstawie informacji z InSight i zdjęć orbitalnych. Każdy meteoroid powoduje eksplozję, gdy uderza w Ziemię i falę uderzeniową, gdy uderza w atmosferę. Fale dźwiękowe z tych incydentów rozchodzą się po atmosferze. Kiedy ta fala dźwiękowa dociera do InSight, ziemia jest pochylana bardziej dramatycznie, im większa jest eksplozja. Sejsmometr na lądowniku jest wystarczająco czuły, aby zmierzyć, o ile i w jakim kierunku ziemia przechyla się w wyniku takiego zdarzenia.
Garcia powiedział: „Dowiadujemy się więcej o samym procesie oddziaływania. Możemy teraz dopasować różne rozmiary kraterów do określonych fal sejsmicznych i akustycznych”.
Referencje czasopisma:
- Garcia RF, Daubar IJ, Beucler É., et al. Nowo utworzone kratery na Marsie zlokalizowane na podstawie danych sejsmicznych i fal akustycznych z InSight. Nat. Geologia. (2022). DOI: 10.1038/s41561-022-01014-0
