Pięćdziesiąt lat po tym jak astronauci z misji Apollo 11 ustawili pierwszy sejsmometr na powierzchni Księżyca, instrument misji InSight przesyła na Ziemię dane, które pozwolą nam porównać trzęsienia Marsa z trzęsieniami Księżyca i trzęsieniami Ziemi.
Sejsmologowie nadzorujący projekt Marsquake Service w ETH Zurich dosłownie „trzęśli” się z radości gdy po raz pierwszy doświadczyli dwóch „trzęsień Marsa” w symulatorze trzęsień. Badacze wprowadzili rzeczywiste dane dotyczące trzęsień Marsa, zarejestrowane w 128. i 173. solu misji InSight. Trzęsienia Marsa zostały zarejestrowane za pomocą sejsmometru SEIS, którego bardzo czuła elektronika została opracowana i zbudowana przez laboratorium Aerospace Electronics and Instruments w ETH.
Dwa typy trzęsień Marsa
SEIS zawiera prawdopodobnie najbardziej czuły sejsmometr w historii, który jest w stanie wykryć nawet najsłabsze sygnały sejsmiczne na Marsie. Badacze musieli wzmocnić sygnał trzęsienia Marsa o czynnik dziesięciu milionów, aby ciche i odległe drżenia można było odczuć w symulatorze trzęsień i porównać je z tak samo wzmocnionymi trzęsieniami Ziemi i Księżyca.
„Aktualnie obserwujemy dwie rodziny trzęsień na Marsie”, mówi dr Simon Stahler. „Pierwsze trzęsienie było zdarzeniem o wysokiej częstotliwości nawet bardziej podobnym do trzęsienia księżyca niż się spodziewaliśmy. Drugie trzęsienie miało dużo niższą częstotliwość – być może jest to spowodowane odległością. Trzęsienie o niższej częstotliwości miało miejsce znacznie dalej od sejsmometru. W porównaniu z czasem trwania trzęsień ziemi, oba typy trzęsień Marsa są dłuższe”.
Podczas gdy fale sejsmiczne przenikające przez Ziemię zazwyczaj trwają od 10 sekund do kilku minut, trzęsienia Księżyca mogą trwać godzinę lub nawet dłużej. Długość trwania sygnału sejsmicznego zależy od odległości i różnic w budowie geologicznej. Jeżeli porównamy powierzchnię Ziemi i Księżyca, można stwierdzić, że skorupa Ziemi jest bardziej homogeniczna niż Księżyca. Miliardy lat uderzeń meteorytów doprowadziły do powstania pęknięć w skorupie Księżyca, a nie ma tam – na Księżycu – procesów, które spajają skały ze sobą z powrotem. Na Ziemi wulkanizm, ogrzewanie wewnętrzne, tektonika płyt oraz erozja i zmiany spowodowane przez wodę i wiatr „naprawiają” pęknięte skały, tworząc stosunkowo jednorodną, warstwową skorupę, szybko usuwając ślady uderzeń meteorytów.
„Heterogeniczna skorupa księżycowa rozprasza fale sejsmiczne, podobnie jak echo, które można usłyszeć w terenach górzystych” mówi dr John Clinton, który kieruje działaniami Marsquake Service w ETH Zurich. Skorupa i płaszcz Ziemi są przezroczyste dla fal sejsmicznych – tak jak otwarta przestrzeń dla fal radiowych. Podczas gdy czujniki sejsmiczne na Ziemi „słyszą” sygnały trzęsień ziemi wyraźnie, na Księżycu czujniki sejsmiczne rejestrują mnóstwo echa, które zniekształca system, przez co bardzo trudno jest nawet zlokalizować źródło sygnału. Choć badania sejsmologiczne na Marsie to dopiero powstająca dziedzina, to trzęsienia Marsa wydają się być gdzieś między trzęsieniami Ziemi a Księżyca. Badacze rozpoznają pierwsze sygnały sejsmiczne trzęsienia Marsa, ale po tych sygnałach pojawia się więcej echa niż się spodziewano. Trzęsienia Marsa trwają od 10 do 20 minut. Naukowcy nie wiedzą jeszcze czy pęknięte fragmenty skorupy Marsa mają kilka kilometrów głębokości jak na Księżycu. czy też są płytsze.
Domenico Giardini, profesor geofizyki i sejsmologii kieruje szwajcarską częścią projektu InSight. Utworzył on centrum Marsquake Service (MQS) w ETH Zurich. Dwa razy dziennie, międzynarodowy zespół dziesięciu sejsmologów analizuje dane sejsmiczne z Marsa próbując wykrywać i charakteryzować trzęsienia Marsa.
Z uwagi na fakt, że na Marsie jest tylko jeden sejsmometr, Giardini i jego zespół łączą metody z wczesnych dziejów sejsmologii na Ziemi, kiedy to badacze mieli do wykorzystania tylko kilka sejsmometrów, ze współczesnymi metodami analitycznymi, do lokalizowania zdarzeń sejsmicznych. Badacze mają nadzieję, że dane sejsmiczne pozwolą odpowiedzieć na pytania nie tylko dotyczące wewnętrznej struktury geologicznej Marsa, ale także tego jak powstały planety wewnętrznego Układu Słonecznego ponad cztery miliardy lat temu.
Źródło: ETH Zurich