Първото марсотресение на InSight: сигналът от 6 април 2019 г. и какво дойде след него

На 23 април 2019 г. НАСА съобщи, че спускаемият апарат InSight е записал слаб сеизмичен сигнал, който изглежда идва от вътрешността на Марс. Сигналът е уловен на 6 април 2019 г., на сол 128, т.е. на 128-ия марсиански ден от мисията. Агенцията го нарече първото вероятно марсотресение. Оттогава данните от тази мисия променят представата ни за строежа на планетата.

Какво беше записано

Сигналът е засечен от SEIS – сеизмометъра на апарата, предоставен от френската космическа агенция CNES. Главният изследовател на уреда е в Института по физика на Земното кълбо в Париж. По данни на НАСА сигналът прилича по големина и по продължителност на лунотресенията, които записваха сеизмометрите на мисиите „Аполо“.

Събитието обаче е твърде слабо, за да даде надеждни сведения за недрата на Марс. Преди него SEIS беше отчел още три слаби събития: на 14 март (сол 105), на 10 април (сол 132) и на 11 април (сол 133). Те са уловени от по-чувствителните широколентови сензори на уреда, по-малки са от събитието на сол 128, а произходът им тогава беше неясен.

Как се различава трусът от шума

Основният въпрос пред екипа беше откъде идва сигналът: от вътрешността на планетата или от повърхностни сили като вятъра. В първото съобщение НАСА пише „вероятно“, защото учените още анализираха данните, за да установят точната причина. Значението на събитието е друго: то показа, че Марс е сеизмично активен, нещо, което екипът чакаше месеци, и отбеляза началото на сеизмологията на Марс.

Колко трусове се събраха

Следващите години премахнаха съмненията. До юли 2021 г. сеизмометърът беше записал 733 марсотресения. За картографиране на вътрешността са използвани около 35 от тях, всички с магнитуд между 3,0 и 4,0.

На 24 декември 2021 г. InSight записа марсотресение с магнитуд 4. Причината е метеороид, ударил равнината Amazonis Planitia. Кратерът е широк около 150 м и дълбок 21 м, а изхвърленият материал стига до 37 км. Това беше първото наблюдавано марсотресение с повърхностни вълни, които се разпространяват по кората. Ударът изхвърли и късове лед, големи колкото камъни, по-близо до екватора, отколкото лед е откриван дотогава.

Мисията приключи на 21 декември 2022 г. Контролерите не успяха да се свържат с апарата при два последователни опита и заключиха, че батериите са изчерпани. Последната връзка е от 15 декември. Общо сеизмометърът е отчел 1319 марсотресения.

Какво показа вътрешността на Марс

На 22 юли 2021 г. в „Science“ излязоха три статии, основани на данните от InSight. Сеизмичните вълни променят скоростта и формата си, когато минават през различни материали. Като проследиха първичните (P) и вторичните (S) вълни и ехото им от границите между вътрешните слоеве, учените определиха строежа на планетата:

• ядрото е течно и с радиус около 1830 км;
• мантията се простира на около 1560 км под повърхността;
• кората е по-тънка от очакваното: около 20 км, ако има два подслоя, или около 37 км, ако са три.

Самото събитие от сол 128 беше твърде слабо за такива изводи. Картата на недрата се основава на по-силни трусове.

Защо цифрата за ядрото се промени

През април 2023 г. екип с първи автор Джесика Ървинг (Jessica Irving) публикува в PNAS първите наблюдения на сеизмични вълни, преминали през ядрото на Марс. Фазата SKS е уловена от две марсотресения от другата страна на планетата, на сол 976 и сол 1000. Второто е удар на метеороид на около 125,9° от апарата, което позволява да се установи точно къде е станало.

Моделите на авторите предпочитат ядро, което е малко по-малко и по-плътно от по-ранните оценки: медианен радиус между 1780 и 1810 км при плътност от 6,2 до 6,3 g/cm³. Скоростта на P-вълните при границата между ядрото и мантията е около 4,9–5,0 км/с. По тези модели течното желязно ядро съдържа медианно 20–22 тегл. % леки елементи: сяра, кислород, въглерод и водород.

Разликата спрямо цифрата от 2021 г. е между 20 и 50 км, или 1–3 %. Тя е малка, но показва как нови наблюдения прецизират оценката. Авторите посочват, че основният източник на неопределеност остава съставът и строежът на мантията, през която минават вълните.