Сейсмічні дані NASA InSight переписують історію Марса

Сейсмічні сигнали вказують на те, що на Марс щороку потрапляє близько 300 метеоритів розміром з баскетбольний м’яч, що є новим інструментом для визначення датування поверхні планет.

Вчені, які брали участь у місії NASA InSight, виявили, що Марс зазнає значно більшої кількості ударів метеоритів, ніж вважалося раніше, із щорічними показниками від 280 до 360 значних ударів. Це нове розуміння випливає з сейсмічних даних, отриманих сейсмометром InSight, які пропонують більш ефективний метод визначення датування поверхонь планет Сонячної системи.

Нове дослідження під керівництвом вчених з Імперського коледжу Лондона та ETH Zurich, які працюють у рамках місії NASA InSight, пролило світло на те, як часто на Марсі відбуваються «марсотруси», спричинені падінням метеоритів.

Дослідники виявили, що на Марс щороку падає від 280 до 360 метеоритів, які утворюють кратери діаметром понад вісім метрів і похитують поверхню червоної планети. Швидкість цих землетрусів, які були виявлені «сейсмометром» InSight – інструментом, здатним вимірювати найменші рухи землі – перевищує попередні оцінки, засновані на супутникових знімках поверхні Марса.

Сейсмічні дані та планетарне датування

Дослідники кажуть, що ці сейсмічні дані можуть бути кращим, більш прямим способом вимірювання швидкості падіння метеоритів і можуть допомогти вченим точніше датувати поверхню планет Сонячної системи.

Співавтор дослідження, доктор Наталія Войцічка, науковий співробітник Департаменту науки про Землю та інженерії Імперського коледжу Лондона, сказала: «Використовуючи сейсмічні дані, щоб краще зрозуміти, як часто метеорити падають на Марс і як ці удари змінюють його поверхню, ми можемо почати розрізняти частини. разом хронологічна шкала геологічної історії та еволюції Червоної планети.

«Це можна вважати своєрідним «космічним годинником», який допомагає нам визначити дату марсіанських поверхонь і, можливо, далі інших планет Сонячної системи».

Ударні кратери як космічні годинники

Протягом багатьох років вчені використовували кількість кратерів на поверхнях Марса та інших планет як «космічні годинники» для оцінки віку планети – причому на старих поверхнях планет було більше кратерів, ніж на молодших.

Щоб розрахувати вік планети таким чином, вчені традиційно використовували моделі, засновані на кратерах на Місяці, щоб передбачити швидкість ударів метеоритів різного розміру з часом. Щоб застосувати ці моделі до Марса, їх потрібно скоригувати з огляду на те, як атмосфера може перешкоджати найменшим ударам зіткнутися з поверхнею, а також на інший розмір і положення Марса в Сонячній системі.

Для невеликих кратерів шириною менше 60 метрів вчені з Марса також змогли спостерігати, як часто утворюються нові кратери, використовуючи супутникові зображення, але кількість знайдених таким чином кратерів набагато менша, ніж очікувалося.

Статті сейсмометра InSight

Це нове дослідження, яке є частиною місії InSight з вивчення сейсмічної активності та внутрішньої структури Марса, дослідники виявили раніше невідомий шаблон сейсмічних сигналів, створених ударами метеоритів. Ці сигнали виділялися своєю надзвичайно більшою часткою високочастотних хвиль порівняно з типовими сейсмічними сигналами, а також іншими характеристиками, і відомі як «дуже високочастотні» землетруси.

Дослідники виявили, що швидкість зіткнень метеоритів є вищою, ніж передбачалося раніше, дивлячись на свіжоутворені кратери, зроблені супутниковими знімками, і це узгоджується з екстраполяцією даних з кратерів на поверхні Місяця. Це підкреслило обмеження попередніх моделей і оцінок, а також потребу в кращих моделях для розуміння утворення кратерів і зіткнення метеоритів з Марсом.

Сила сейсмічних даних у планетології

Щоб вирішити цю проблему, команда вчених використала посадковий модуль NASA InSight і його надзвичайно чутливий сейсмометр SEIS для реєстрації сейсмічних подій, імовірно спричинених ударами метеоритів. SEIS виявив сейсмічні сигнатури, характерні для цих дуже високочастотних землетрусів, які дослідники виявили як ознаки зіткнень метеоритів і відрізнялися від іншої сейсмічної активності.

Використовуючи цей новий метод для виявлення зіткнень, дослідники виявили набагато більше зіткнень, ніж передбачали супутникові зображення, особливо для невеликих зіткнень, які створюють кратери лише кілька метрів у поперечнику.

Співавтор дослідження, професор Гарет Коллінз з Департаменту науки про Землю та інженерії Імперського коледжу Лондона, сказав: «Прилад SEIS виявився неймовірно успішним у виявленні впливів – якщо ми хочемо зрозуміти, прослуховувати впливи, здається, ефективніше, ніж шукати їх». як часто вони відбуваються».

Покращення нашого розуміння Сонячної системи

Дослідники вважають, що розміщення менших, більш доступних сейсмометрів на майбутніх посадкових апаратах може ще більше покращити наше розуміння швидкості зіткнення з Марсом і його внутрішньої структури. Ці інструменти допоможуть дослідникам виявляти більше сейсмічних сигналів, забезпечуючи більш повний набір даних для розуміння ударів метеоритів на Марс та інші планети, а також їхні внутрішні структури.

Доктор Войцецька сказав: «Щоб зрозуміти внутрішню структуру планет, ми використовуємо сейсмологію. Це пояснюється тим, що коли сейсмічні хвилі проходять через або відбиваються від матеріалу в корі, мантії та ядрі планет, вони змінюються. Вивчаючи ці зміни, сейсмологи можуть визначити, з чого складаються ці шари та наскільки вони глибокі.

«На Землі вам легше зрозуміти внутрішню структуру нашої планети, дивлячись на дані сейсмометрів, розміщених по всій земній кулі. Однак на Марсі був лише один – SEIS. Щоб краще зрозуміти внутрішню структуру Марса, нам потрібно більше сейсмометрів, розподілених по всій планеті».

Крім нового дослідження, опублікованого в Nature Astronomy, команда також бере участь в іншому дослідженні, опублікованому сьогодні в Science Advances, у якому використовувалися зображення та атмосферні сигнали, записані InSight, щоб оцінити, як часто відбуваються зіткнення з Марсом. Незважаючи на використання різних методів, обидва дослідження дійшли схожих висновків, що підтверджує загальні результати. Дослідження опубліковано в журналі Nature Astronomy.