Στην ιστορική αρχή, το διαστημικό σκάφος της NASA παρακολουθεί αυτό που βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια του Άρη

Όταν ο Γαλιλαίος παρατήρησε τον Άρη με τηλεσκόπιο πριν από περισσότερα από 400 χρόνια, ηχογράφησε λίγο περισσότερο από μια κενή σφαίρα, αιωρούμενη στο απέραντο σκοτάδι. Στους τέσσερις αιώνες που ακολούθησαν, οι μελετητές προσπάθησαν να συμπληρώσουν τα κενά.

Δεν πέρασε πολύς καιρός από τότε που ο Ολλανδός αστρονόμος Christian Huygens ήρθε και έκανε μια βαθιά ανακάλυψη του Άρη. Ο Huygens παρατήρησε τον πλανήτη το 1659, έχοντας μια μεγάλη, σκοτεινή περιοχή στο πρόσωπό του, σκιασμένο σε σχήμα καρδιάς σε ένα σχέδιο του κόκκινου πλανήτη. Αυτή ήταν η πρώτη φορά που οι άνθρωποι παρατήρησαν τα επιφανειακά χαρακτηριστικά ενός άλλου κόσμου.

Σχεδόν 359 χρόνια αργότερα, το Νοέμβριο του 2018, Η NASA Insight προσγειώθηκε στον Άρη Περίπου 2.000 μίλια ανατολικά του σημείου, την όγδοη φορά που το διαστημικό πρακτορείο έχει τοποθετήσει έναν αυτοματοποιημένο εξερευνητή στον Κόκκινο Πλανήτη. Η αποστολή του, που επεκτάθηκε πρόσφατα έως το 2022, είναι να ακούσει τους «βάλτους» και να καταλάβει τι συμβαίνει κάτω από την επιφάνεια του κοσμικού γείτονά μας.

στο σειρά από τρία σπουδές Δημοσιεύθηκε στο Science την Πέμπτη, μια παγκόσμια ομάδα ερευνητών περιέγραψε το εσωτερικό του Άρη χρησιμοποιώντας δεδομένα που αποκτήθηκαν από το σεισμόμετρο InSight, ένα όργανο που ανταποκρίνεται σε δονήσεις και θορύβους κάτω από την επιφάνεια του Άρη. ανάλυση σεισμών σειρών, Το έχω νιώσει στο InSight από το 2019Για πρώτη φορά, οι ερευνητές μπόρεσαν να αποκαλύψουν την εσωτερική λειτουργία ενός άλλου πλανήτη στο ηλιακό μας σύστημα – μια σημαντική ανακάλυψη για τις πλανητικές γεωεπιστήμες.

αυτί στο έδαφος

Το πρώτο πλανητικό κουδούνισμα που εντοπίστηκε από το σεισμόμετρο του InSight, γνωστό ως SEIS, ήταν το 2019 ακριβώς όπως το πρώτο αρχικό γραφικό του Huygens. Αποκάλυψε ότι ο Άρης ήταν πιο σεισμικά ενεργός από τη Σελήνη, αλλά όχι τόσο ενεργός όσο η Γη, και έδωσε στους ερευνητές μια μαγευτική πρώτη ματιά σε τι είδους δεδομένα μπορεί να συλλέξει το InSight.

Το SEIS (εικόνα δεξιά) είναι ένα όργανο σε σχήμα θόλου που αναπτύχθηκε λίγο μετά την άφιξη του InSight στον Άρη. Βρίσκεται στο έδαφος του Άρη και, όπως λέει η NASA, μοιάζει με στηθοσκόπιο, ακούγοντας τον «παλμό» του πλανήτη. Είναι ένα πολύ ευαίσθητο κομμάτι τεχνολογίας, το οποίο καταγράφει σεισμικά κύματα που δονείται και δονείται μέσω του εσωτερικού του πλανήτη μετά από σεισμό.

Ο εξωτερικός θόλος είναι μια ασπίδα ενάντια στο περιβάλλον του Άρη και προστατεύει το SEIS από τον άνεμο και τη σκόνη που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τις εσωτερικές μετρήσεις κραδασμών. Το ίδιο το σεισμόμετρο είναι μια αρκετά απλή συσκευή: έχει τρία βάρη, αναρτημένα σαν εκκρεμές, που μπορούν να ανιχνεύσουν δονήσεις από διαφορετικές κατευθύνσεις – όπως όταν ένα σεισμικό κύμα από ένα βάλτο περνά πάνω του.

Προηγούμενη έρευνα έχει δείξει ότι οι βάλτοι είναι συνηθισμένοι, αλλά όχι πολύ ισχυροί. Μόνο μερικές εγγραφές ανεβαίνουν κατά 3 Το οποίο, στο έδαφος, μπορεί να ακούγεται σαν ένα ελαφρύ βρυχηθμό από μερικά μίλια μακριά, αλλά δεν είναι αρκετά ισχυρό για να προκαλέσει σοβαρές ζημιές σε κατασκευές και κτίρια. Τα περισσότερα από αυτά προήλθαν από το ανώτερο στρώμα του φλοιού του πλανήτη, αλλά μελέτες έχουν διερευνήσει 10 προέρχονται από βαθύτερα κάτω από την επιφάνεια.

Ακούγοντας τα κύματα από αυτούς τους σεισμούς είναι πώς οι ερευνητές κατάλαβαν να κατανοήσουν τα έντερα του Άρη. Τα σεισμικά κύματα που κινούνται μέσω του εσωτερικού του πλανήτη μεταβάλλονται από τα υλικά με τα οποία έρχονται σε επαφή – επιτρέποντας στο InSight να ζωγραφίσει μια εικόνα του τι συμβαίνει στο Γη.

Ogre, κρεμμύδι και άλλοι πλανήτες

Η ανατομία ενός πλανήτη τόσο «διαφοροποιημένη» όσο είναι ο Άρης, για να παραθέσω μια ταινία 20 ετών, σαν ένα κρεμμύδι (… ή ένα γκουλ). Τα στρώματά του. Αν και οι επιστήμονες έχουν συμπληρώσει τα κενά σχετικά με τις επιφανειακές και ατμοσφαιρικές ιδιότητες και τη χημική σύνθεση του εδάφους, αυτό που συμβαίνει κάτω από την επιφάνεια ήταν ένα μυστήριο.

“Για όλα όσα γνωρίζουμε για τον Άρη – το μεγαλύτερο μέρος του περιορίζεται στον κορυφαίο μετρητή”, λέει ο Gretchen Benedix, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Curtin της Αυστραλίας, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη. “Είναι σαν να βλέπεις ένα δώρο και να εστιάζεις στη συσκευασία.”

Στο νέο σύνολο μελετών, οι ερευνητές διερεύνησαν αυτά τα επίπεδα για πρώτη φορά μελετώντας τα κύματα που συγκλόνισαν το κοινό περιβαλλοντικό σύστημα πληροφοριών του InSight. “Αυτές οι νέες πληροφορίες μοιάζουν με το άνοιγμα ενός δώρου για να κρυφοκοιτάξει”, λέει ο Μπεντίξ.

Μια μελέτη, με επικεφαλής τον Brigitte Knappmayer-Endron, γεωφυσικό στο Πανεπιστήμιο της Κολωνίας, χρησιμοποίησε τα δεδομένα για να μελετήσει το ανώτερο στρώμα του πλανήτη, γνωστό ως κρούστα.

Το ανώτερο στρώμα του φλοιού, το οποίο αποτελείται από βασάλτες από αρχαίες ροές λάβας, φαίνεται να έχει πάχος περίπου 10 χιλιόμετρα (6,2 mi). Αλλά τα δεδομένα του InSight αποκάλυψαν ότι ένα άλλο επίπεδο, περίπου διπλάσιο από αυτό το μέγεθος, βρίσκεται ακριβώς κάτω από αυτό. Κάτω από αυτό, ο Knapmeyer-Endrun είπε σε ένα δελτίο τύπου, μπορεί να είναι εκεί που ξεκινά ο “μανδύας” – κάτι που καθιστά τον φλοιό του Άρη “εκπληκτικά λεπτό.”

Αλλά η ομάδα έδειξε επίσης ότι μπορεί να υπάρχει ένα τρίτο στρώμα στο φλοιό, που εκτείνεται σε βάθος περίπου 40 χιλιομέτρων.

Τότε υπάρχει ο πυρήνας του Άρη, ο οποίος δημιούργησε μερικές εκπλήξεις από μόνος του.

Όπως φαίνεται στην εικόνα στην κορυφή, οι βάλτοι μπορούν να στέλνουν δονήσεις μέχρι τον πυρήνα του πλανήτη, όπου αναπηδούν και σπρώχνουν πίσω προς το SEIS. Αυτά τα σημάδια, όπως περιγράφεται σε μια μελέτη Με επικεφαλής τον Simon Stähler, γεωφυσικό στο ETH Ζυρίχη της Ελβετίας, ήταν σχετικά αδύναμο, αλλά βοήθησε να εκτιμηθεί το μέγεθος του πυρήνα του πλανήτη. Και το μέγεθος έχει σημασία εδώ.

Το όριο μεταξύ του μανδύα και του πυρήνα φαίνεται να είναι λιγότερο από 1.000 μίλια κάτω από την επιφάνεια, το οποίο είναι μεγαλύτερο από ό, τι έχουν προτείνει ορισμένες μελέτες. Η πρόταση, σύμφωνα με ένα συνοδευτικό άρθρο που δημοσιεύθηκε στο Science την Πέμπτη, είναι ότι ο πυρήνας σιδήρου-νικελίου είναι λιγότερο πυκνός από ό, τι αναμενόταν προηγουμένως, αλλά βρίσκεται σε υγρή κατάσταση όπως υποστηρίζουν άλλες μελέτες.

Γιατί είναι σημαντικό το εσωτερικό του Άρη;

Ο γεωφυσικός του Πανεπιστημίου του Τέξας, Yosio Nakamura, χαρακτήρισε την επιστροφή της σεισμολογίας στον Άρη ως «νέα αυγή» Σχόλιο για τη Φυσική Γεωεπιστήμη το 2020. Η ικανότητα ανίχνευσης σεισμικών κυμάτων βοηθά να θέσουμε ορισμένους θεμελιώδεις περιορισμούς στον τρόπο με τον οποίο ο πλανήτης εξελίσσεται με την πάροδο του χρόνου και, σύμφωνα με τον Benedix, “μας λέει πολλά για τη θερμική εξέλιξη αυτού του πλανήτη.”

Η θερμότητα εκπέμπεται από τον πυρήνα ενός πλανήτη κατά τη διάρκεια του σχηματισμού και της πρώιμης εξέλιξής του, και κατανοώντας τη σύνθεση του πυρήνα, οι ερευνητές μπορούν να υποθέσουν πώς ο Άρης ψύχθηκε με την πάροδο του χρόνου. Συνδυάζοντας αυτό με άλλα δεδομένα, τα οποία λαμβάνονται από το διαστημικό σκάφος σε τροχιά, η NASA και το κινεζικό διαστημικό σκάφος, όχι μόνο μας βοηθά να κατανοήσουμε τον Άρη – αποκαλύπτει επίσης πώς σχηματίζονται, αλλάζουν και εξελίσσονται πλανήτες σε όλο το Ηλιακό Σύστημα και πιθανώς πέρα.

Το InSight προσπάθησε επίσης να λάβει ένα άμεσο μέτρο της θερμοκρασίας κάτω από την επιφάνεια του κόκκινου πλανήτη χρησιμοποιώντας το “κρύβοντας τυφλοπόντικα”. Αλλά νωρίς, όταν ο τυφλοπόντικας προσπάθησε να σκάψει στο τρελό έδαφος του Άρη, σκόνταψε. Οι ηρωικές προσπάθειες των μηχανικών της NASA να απελευθερώσουν τον τυφλοπόντικα αποδείχθηκαν ανεπιτυχείς και τον Ιανουάριο, προφέρεται νεκρός. Ωστόσο, η αποστολή InSight απέχει πολύ – και θα συνεχίσει να ακούει τους βάλτους μέχρι το 2022. Παρόλο που παρέχει μόνο ένα «αυτί», όπως ήταν, οι επαναλαμβανόμενες παρατηρήσεις πρέπει να επιτρέψουν στους επιστήμονες να βελτιώσουν την κατανόησή τους για το εσωτερικό του Άρη .

Σε λιγότερο από τέσσερις αιώνες, πήγαμε από τον Χιούγκεν να σχεδιάζει ένα μουτζούρα σε σχήμα καρδιάς στο πρόσωπο του Άρη στην κατανόηση της καρδιάς του ίδιου του Άρη. Τα κενά μπορεί να συνεχίσουν να συμπληρώνονται.