2018 novemberében érte el a Marsot az amerikai űrhivatal, a NASA legújabb marsszondája, az InSight. A korábbi leszállóegységekkel ellentétben az InSight feladata nem a felszín, hanem a bolygó belsejének vizsgálata, innovatív, részben európai fejlesztésű műszerei segítségével. A szonda szeizmográfja eddig több száz marsrengést (a földrengés marsi megfelelőjét) figyelt meg - jóval többet, mint amennyire a szakemberek számítottak. Az eddigi legerősebb rengések egy Cerberus Fossae nevű, geológiailag aktív régióból származnak, nem túl messze a szonda leszállóhelyétől.

Február végén az InSighton dolgozó kutatók öt új tanulmányt közöltek, melyek a marsrengésekről, a bolygó belső szerkezetéről és a légköri folyamatokról 2019. szeptember 30-áig kiértékelt adatokat ismertetik a Nature Geoscience folyóiratban. Egy hatodik, a Nature Communicationsben megjelent tanulmány a szonda leszállóhelyének geológiájáról számol be. A tavaly szeptemberig összegyűjtött adatok lehetővé tették a kutatóknak a Mars átlagos szeizmikus aktivitásának becslését, valamint a kéreg felső részének szerkezeti vizsgálatát, az InSight más műszereinek adatai pedig légköri porördögökről és furcsa mágneses változásokról árulkodnak. (Az InSight küldetésének céljairól ebben a korábbi cikkünkben írtunk részletesen, az első marsrengések érzékeléséről pedig itt számoltunk be.)

Az InSight 2018 végi landolása óta hibátlanul működik, az egyik fő műszerének telepítésével azonban elakadtak a szakemberek. Ez a szenzorokkal felszerelt HP3 mérőszonda 5 méter mélységbe fúrta volna be magát a marsi talajba, hogy meghatározza a bolygó belső hőmérsékletét és annak mélységgel összefüggő változását. A marsi talajba ereszkedés kezdeteét követően azonban a szonda néhány tíz centiméter megtétele elakadt, és egyelőre többszöri próbálkozás ellenére sem sikerült mélyebbre juttatni. A mérnökök nem adják fel: a következő hetekben a szonda robotkarja segítségével megpróbálják a talajba nyomni a „vakondot", amitől azt remélik, hogy elegendő lesz a talajszonda további haladásához.

Az InSight addig is tovább figyeli a marsrengéseket. A kutatók abban reménykednek, hogy a szonda 4,5 magnitúdó feletti mozgásokat is érzékel majd a következő hónapokban, és azok a Mars kéreg alatti rétegeinek szerkezetét és összetételét is feltárhatják. Mindez pedig segít majd megérteni, hogyan jöttek létre a Naprendszer keletkezésének hajnalán, és miként változtak az évmilliárdok során a kőzetbolygók, így a Föld is.

Több száz marsrengés eddig

A szonda 2018 novemberében az Elysium Planitia régió nyugati részén, egy néhány milliárd éves vulkáni síkságon szállt le. A területet azért választották a kutatók, mert az elvégzendő mérésekre alkalmas régiót és biztonságos leszállóhelyet biztosított az űrszonda számára. A síkságtól északra magasodnak az Elysium vulkáni tartomány ősi tűzhányói, 1600 kilométerre keletre pedig a Cerberus Fossae tektonikus-vulkanikus rendszer található, amely törésvonalakat, víz által kivájt áradási csatornákat és helyenként csak néhány millió éves lávafolyásokat tartalmaz. Az InSight maga egy 25 méter átmérőjű, sekély kráterben fekszik, melyet Homestead hollow-nak neveztek el a kutatók.

A szakemberek arra számítottak, hogy az InSight évente minimum 15 rengést érzékel majd. Ehhez képest a szeizmográf telepítése óta eltelt kicsit több mint egy évben a műszer már 450 szeizmikus jelet észlelt, amelyek nagy többsége valódi marsrengés lehet. 2019 végére a szonda átlagosan napi két rengést regisztrált, ezek azonban kissé gyengébbek a vártnál. Az eddigi legerősebb egy 4,0 magnitúdójú marsrengés volt, ami azonban nem elég nagy ahhoz, hogy a belőle származó szeizmikus hullámok lejussanak a bolygó belső köpenyébe, és információkat továbbítsanak erről a régióról az InSight detektora számára.

A most a Nature Geoscience-ben közzétett tanulmányok az InSight által tavaly szeptember 30-ig végzett megfigyeléseket ismertetik. Addig a pontig a szeizmográf 174 szeizmikus forrásból származó eseményt rögzített, amelyek közül 20 rengés volt 3-4 magnitúdó közötti. Az észlelések a szakemberek szerint tektonikus eredettel vágnak egybe, a rengések száma pedig egy szeizmikusan mérsékelten aktív bolygóra utal. Meteoritbecsapódások okozta szeizmikus eseményt eddig még nem sikerült megfigyelni.

Összességében úgy tűnik, hogy a 3 magnitúdó körüli rengések gyakorisága globális szinten nézve hasonló a földi kőzetlemezeken belüli földrengések számához. Ugyanakkor az is látszik már, hogy kevesebb a nagyobb rengés: 4 magnitúdó feletti erősségűt még egyszer sem érzékelt a szonda. A mérések emellett arra utalnak, hogy a Mars kérge a földinél jobban szórja a rengéshullámokat.

A szeizmikus mérések és keringőegységek megfigyeléseit összevetve a kutatók fel tudták vázolni, hogy milyen rétegek találhatók az InSight alatt. A szonda egy becsapódások és a szél eróziós hatása által létrehozott porból és homokból álló üledékrétegen fekszik. Ez alatt, 3-5 méter mélyen az ősi lávafolyások által hátrahagyott kőzetréteg található. A kéreg a leszállóhely közelében 8-11 kilométeres mélységig erősen töredezett, bazaltos kőzetekből áll. Az a tény, hogy a rengéshullámok csillapodása nagyjából háromszor erősebb a marsi kéregben, mint a Hold-kéregben, arra utal, hogy a marsi kéreg kis mennyiségű illékony anyagot (nitrogén, víz, szén-dioxid, ammónia, metán, stb.) tartalmaz.

Máig tartó vulkáni aktivitás jelei?

A tavaly szeptemberig feldolgozott szeizmikus jelek közül 150 magas-frekvenciájú és kis magnitúdójú volt, de ezek keletkezési mélységét és pontos erősségét még nem tudták megállapítani. 24 rengés főleg mély frekvenciás komponensekkel rendelkezett, és ugyan azokat a hatványtörvényeket követte, mint a földrengések vagy holdrengések. Ezekhez így többnyire sikerült a szondától távoli, tektonikus eredetet rendelni. A 24-ből 13 rengés helyét és magnitúdóját pedig relatíve pontosan meg tudták állapítani, amiből kiderült, hogy legalább kettő középpontja a Cerberus Fossae régióban helyezkedett el.

Bár a Marson nincsenek kőzetlemezek, mint a Földön, a bolygónak még mindig vannak a Cerberus Fossae-hez hasonló geológiailag aktív régiói. A Cerberus Fossae geológiai szinten nemrég, néhány millió éve létrejött lávafolyásait rengések szabdalták és alakították tovább, ami a legfiatalabb tektonikus egységekké teszi őket a Marson. Így nem jelent meglepetést, hogy pont ebben a régióban észlelnek rengéseket – főleg, hogy a NASA Mars Reconaissance Orbiter keringőegységének megfigyelései potenciálisan rengések miatt meginduló kőcsuszamlásokat azonosítottak itt.

Porördögök és mágneses anomáliák

Ahogy korábbi cikkünkben kifejtettük, az InSight időjárási állomása folyamatosan figyeli a szélsebességet, szélirányt és a légnyomás változását. Ezek a mérések elengedhetetlenek a szeizmográf adatainak kiértékeléséhez, de tudományos szempontból önmagukban is érdekesek.

A szenzorok eddig több ezer elhaladó forgószelet érzékeltek, amelyek porördögökké fejlődhetnek, ha a felszínről port vesznek fel. Úgy tűnik, hogy ezen a területen jóval több forgószél van, mint korábbi szondák leszállóhelyein. Bár az InSight kameráinak még nem sikerült elkapniuk egy porördögöt sem, a szeizmográf adatai megerősítik jelenlétüket. A kutatók szerint a jelenség nemhogy zavar, hanem még segíthet is a felszín alatti régió szeizmikus vizsgálatában.

A legtöbb meglepetés talán a mágneses mérések kapcsán érte a kutatókat. Az InSight az első marsi leszállóegység, amely egy mágneses terek érzékelésére képes magnetométert szállított magával a felszínre. Ennek adatai arra utalnak, hogy a lávasíkságon tízszer erősebb a mágneses tér, mint azt az egykori Mars Global Surveyor és a jelenleg is a Mars körül dolgozó MAVEN bolygó körüli pályáról végzett mérései alapján várták volna a kutatók. A szakemberek szerint az InSight által megfigyelt mágnesesség egybevág azzal a hipotézissel, hogy legalább 3,9 milliárd évvel ezelőttig a Mars is rendelkezett a földihez hasonló globális mágneses teret létrehozó mágneses dinamóval.

Fontos ugyanakkor, hogy az InSight által megfigyelt „maradék” mágneses tér nem állandó, hanem napszakos változásokat mutat, ráadásul éjfél körül pulzál is. Ezeket a kutatók jelenlegi feltételezése szerint a Mars légköre és a napszél kölcsönhatásai okozzák.

A lényeg még csak ezután jön

Az InSight két módon tudja tanulmányozni a bolygó mélyebb rétegeit. Egyrészt a szakemberek a kéreg alatti szerkezetet felfedő erősebb, 4,5 magnitúdó feletti rengésekre várnak. Emellett azonban a szonda rendelkezik még egy megoldással: a kutatók fel tudják használni két rádiókommunikációs egységét arra, hogy a Mars forgás közbeni enyhe ingását tanulmányozzák. Ennek mértéke elárulja majd, hogy a bolygó magja szilárd vagy folyékony-e. Egy szilárd mag kisebb ingást eredményezne, mint egy folyékony.