A marsrengések eredete
- Részletek
- Találatok: 659
A SEIS fülét a Vörös Bolygóra helyezi!
A rengéseken túl, a szeizmikus hullámok más forrásait is megfigyelhetik a SEIS szeizmométer segítségével. Ezek is segítik a Vörös Bolygó belső szerkezetének megismerését. Függetlenül attól, hogy a Földön vagy a Marson vagyunk-e, ezek a bolygók még mindig ki vannak téve a meteoritok hatásának, főként az aszteroida övben. A Mars Global Surveyor és a közelmúltban a Mars Reconnaissance Orbiter által készített Mars-felszín nagyfelbontású képeinek tanulmányozása során számos, a legkülönbözőbb méretű meteoritok által okozott ütközési krátereket azonosítottak. Kis szerencsével néhány becsapódás olyan szeizmikus hullámfrontot hozhat létre, amely eléggé erős ahhoz, hogy megvilágítsa a bolygó belsejét.
Három lehetséges forgatókönyv képzelhető el a marsrengések földrajzi elhelyezkedésére. Balról jobbra: egyenletes eloszlású; a Tharsis és az Elysium vulkáni tartományaira csoportosulnak; vagy nem egyenletes elosztás (© Insight).
Lehetséges – bár nem valószínű – hogy vulkáni tevékenységek szeizmikus eseményeket eredményeznek. Bár a Mars bizonyos régiói csupán 10 millió évvel ezelőtt még vulkanikusan aktívak voltak, a Mars felszínen soha nem észleltek kitörést vagy hidrotermális eseményt. Lehetséges azonban, hogy még mindig van valamilyen magmatikus tevékenység, azaz a magma továbbra is áthalad a földalatti alagutakon vagy kamrákon.
A légkör folyamatos keringése a bolygó minden táján rezonanciákat hoz létre. Míg ez a szeizmikus "zümmögés", ahogy azt a geofizikusok ismerik egy nagyon finom, tökéletesen hallható a nagyon alacsony frekvenciákra érzékeny műszerekkel, például a SEIS műszereivel. E sajátmódusok tanulmányozása (lásd alább) nagyon ígéretes lehetőségeket kínálnak a Mars köpenyének vizsgálatához. A szél hatása a leszállóhelyen olyan mikroszeizmikus zajt okoz, ami zavarja a szeizmométer által összegyűjtött jeleket, de a geofizikusok ezt is felhasználhatják a felszín alatti néhány százméternyi kőzet elemzésére.
A Marsot két kis hold, a Phobos és Deimos kíséri a Nap körüli pályáján (Félelem és Rettegés a nevük jelentése). Bár ezek sokkal kisebbek a mi Holdunknál, mindazonáltal a gravitációs erő a Marshoz kötik őket, és (meglehetősen gyenge) vonzási erőt gyakorolnak rá. A Phobos kering a közelebb a Marshoz, és olyan mértékű deformációkat okoz a talajban, amelyet a SEIS már mérhet. Ezeknek az árapályoknak a tanulmányozása – melynek erői nem tengerekre, hanem a kőzetekre hatnak – értékes információkat szolgáltathatnak a Mars magjáról.
A SEIS természeténél fogva passzív megfigyelést végez – vagyis a Mars mélységeinek tanulmányozásához szükséges szeizmikus hullámokat természetes jelenségek generálják emberi beavatkozás nélkül – aktív méréseket lehet majd végezni, amikor a HP3 eszközhöz csatlakoztatott fúrója elkezd behatolni a talajba. A fúró előrehaladásából származó remegések segíthetnek a SEIS-nek meghatározni, milyen tulajdonságú kőzet rejtőzik a Lander lábai alatt.
Természetesen ezek az aktív mérések nem ugyanabban a tartományban lesznek, mint a földi vibrációs teherautók által indukált geofizikai mérések esetében. Nem hasonlíthatóak össze azokkal sem, amelyeket a Holdon a rakéták vagy a holdmodulok ellenőrzött becsapódása során megfigyeltek. Azonban az űrtudomány világában semmi sem megy kárba, és a tudósok minden lehetőséget megragadnak. Ez az oka annak, hogy a HP3 hőáramlást mérő egység által létrehozott rezgések kis, de nem elhanyagolható szerepet játszanak majd a Vörös Bolygó felszínének megismerésében.
A kéreg vizsgálata: a felszíni hullámok diszperziója
Az InSight egyik legfontosabb célja a marsi kéreg vastagságának meghatározása és törések/vetők jelenlétének azonosítása, azaz eltérő összetételű és laza szerkezetű határok (láva rétegek, fagyott víz stb.) és különböző rétegek megismerése. A szeizmikus hullámok sebessége különböző tulajdonságú kőzetekben eltérő.
A geofizikusoknak számos eszköz áll rendelkezésükre e cél elérése érdekében. Különösen hasznos lesz a szeizmikus hullámok kéregben történő visszaverődésének a vizsgálata, valamint a felszíni hullámok diszperziójának azaz a "vevő függvény" elemzésével kapcsolatos technikák.
A felszíni hullám diszperziójának elemzése nagyon jó eszköz a bolygó kéregének a megmérésére. Amikor egy szeizmikus hullámcsomag a rengést követően áthatol a kérgen, az alacsonyabb frekvenciájú hullámok gyorsabban terjednek, és képesek nagyobb mélységbe lejutni. Ezzel ellentétben a nagyobb frekvenciájú hullámok lassabban haladnak és hajlamosak arra, hogy a felszínen csoportot alkotva terjedjenek tova.
A hullám terjedési sebességének a frekvencia függvényében történő elemzése által (diszperzió) a geofizikusok jelentős mennyiségű ismeretet kapnak a bolygó kéregének szerkezetéről, sőt az alatta lévő köpenyről is, ha az alacsonyabb frekvenciákat is sikerül mérni. Ez a technika különösen érzékeny a vastagság változásaira, így a vastagság 10% változása a csoport sebességében 5%-os változást okoz.
A "vevő függvény " technikát a jel/zaj arány javítására használják a szeizmikus jelek visszhangjainak tanulmányozásában. Ez különösen jelentősek azon hullámok esetében, amelyek konverzión mentek keresztül (pl. P-hullámból S-hullámmá történő konverzió), egy határfelületen való áthaladás során. Ezek az általában gyenge hullámok, ami szükségessé teszik a jelek összegzését annak érdekében, hogy azok a háttérzajból kiemelkedjenek és láthatóvá váljanak.A generált S-hullám és a P-hullám közötti terjedési idő különbség tartalmazza a határfelület távolságával kapcsolatos információkat.
A meteor becsapódások és a légköri zavarok által okozott felületi deformációk is fontos információkat nyújtanak a marsi kéregről.
A köpeny vizsgálata
A Mars felső köpenyét a térhullámok (P- és S-hullámok) segítségével kb. 600 km-ig mélységig lehet elemezni. A fent említett felületi hullám-diszperziós analízis technika is hasznosnak bizonyulhat a köpeny kutatásában.
A Mars lassú természetes oszcillációja, amelyeket a geofizikusok sajátmódusnak neveznek, szintén értékes eredményt ad. A Földhöz hasonlóan a Mars is úgy rezonál, mint egy harang, ha egy nagy rengés, vagy a légkör folyamatos áramlása gerjeszti. A geofizikusok felhasználhatják az sajátmódusokat arra, hogy kiolvassák a köpeny szerkezetére és összetételére vonatkozó lényeges információkat. A sajátmódusok egyik nagy előnye, hogy nincs szükség a szeizmikus hullámok helyének ismeretére. Azonban csak a nagyon széles sávú eszközök, például a SEIS szeizmométer képes érzékelni a sajátmódusokkal kapcsolatos nagyon alacsony frekvenciájú zümmögést.
Viszonylag ritkák azok a rengések, amelyek képesek a bolygó rezonálását gerjeszteni. Annak legalább M=5,5 nagyságúnak kell lennie. Az InSight küldetés kezdetétől a végéig csak egy vagy két ilyen renegés várható. Az az előnye azonban, hogy a bolygóra átadott energia elég nagy ahhoz, hogy megkülönböztethető legyen az oszcilláció az eszköz saját zajszintjétől.
A legfontosabb rengésekkel ellentétben az atmoszférikus turbulencia miatt bekövetkező sajátmódusok gerjesztése folyamatosan változik. Az energiatartalom tekintetében azonban ez a gerjesztés a SEIS szeizmométer felismerésének határa alatt van. Ezért
A mag kutatása
A Mars magját bolygó közepén mélyen, a valószínűleg sikerül az InSight SEIS eszközével megfigyelni. Ezt a bolygón belül terjedő szeizmikus hullámok révén (azaz térhullámokat) lehet megtenni, amik a mag felszínéről visszaverődnek, mint egy tükörről, mielőtt behatolnának a magba.
Egy tengely körüli forgatásának részletes megfigyelése a Mars a RISE geodéziai kísérletén keresztül képes lesz megmondani, hogy a mag folyékony vagy szilárd halmazállapotú-e. A Phobos árapály hatásának mérése ennek a két lehetőségnek az eldöntését szolgálhatja.
A Mars magjának három lehetséges modelle © Insight
Forrás és további információ: https://www.seis-insight.eu/en/public-2/martian-science/seismic-activity
