Titokzatos üledékrétegre bukkant a Marson az InSight

Támogasd a tudomány népszerűsítését, segítsd a munkánkat!

Két lávaréteg közé ékelődött, felszín alatti üledékrétegre bukkant a Marson az amerikai InSight. Ez arra utalhat, hogy az űrszonda leszállóhelyének felszínét egykor folyékony víz formálta. Az InSight az első olyan marsi leszállóegység, amely kifejezetten a bolygó belső szerkezetét tanulmányozza marsrengéseket észlelő, rendkívül érzékeny szeizmográfja segítségével.

Az InSight kutatóinak legújabb eredményei ma délután jelentek meg a Nature Communications folyóiratban, és feltárják a felszín alatti néhány száz méter jellemzőit, hozzásegítve ezzel a kutatókat a terület geológiai történetének megértéséhez. A Qubitnek a tanulmányt kommentáló magyar kutató, Kereszturi Ákos bolygókutató, a Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont (CSFK) Csillagászati Intézetének tudományos főmunkatársa szerint a legizgalmasabb lehetőség az lehet, hogy az üledékes réteget az elmúlt néhány százmillió éve lezajlott áradások hagyták hátra.

A 2018 novemberében az Elysium Planitia síkságon landoló szonda eddig sok száz szeizmikus jelet észlelt, köztük nemrég három, marsi viszonylatban jelentős rengést, amelyek a NASA szerint a bolygó mélyebb rétegeiről, kérgének, köpenyének és magjának tulajdonságairól árulkodnak.

Az InSight űrszonda fedélzete és napelemtáblái a szonda kamerája által 2019-ben készített szelfinFotó: NASA/JPL-Caltech

Cédric Schmelzbach, a zürichi Szövetségi Műszaki Egyetem (ETH) geofizikai intézetének kutatója és kollégái most az InSight által egy különlegesen zajmentes időszakban gyűjtött szeizmikus adatok vizsgálatával fejtették meg, milyen rétegek alkothatják a régióban a marsi kéreg legfelső 200 méterét. Bár a bolygó felszín alatti jellemzői a marsi keringőegységeknek és a marsjárók által szállított radaroknak hála eddig sem voltak teljesen ismeretlenek, szeizmikus hullámok által történő feltérképezésükre most először került sor a marskutatás történetében.

Az eredmények nagyrészt a várakozásoknak megfelelően alakultak, és egybevágnak a régióról a keringőegységek megfigyelései alapján összeállított geológiai tudásunkkal. Egy 30-75 méter mélyen található, két lávaréteg közé ékelődött, valószínűleg üledékes kőzetekből álló réteg azonban meglepetést okozott a kutatóknak. Ennek pontos eredete nem ismert, de minden bizonnyal a déli magasföldek és az északi síkságok között elhelyezkedő leszállóhelyen egykor zajló jelentős felszínalakulási folyamatokról árulkodik.

Üledékrétegek és lávarétegek egymáson

Schmelzbach és munkatársai 2020 februárjában, a küldetés 422. és 423. marsi napja közötti éjszakán gyűjtött adatokat használtak vizsgálatukhoz. Ez különösen csendes időszak volt, nagyon enyhe helyi szélsebességgel, ami lehetővé tette a „szeizmikus háttér” rögzítését. A szeizmikus hátteret adó jeleket is a marsi szél és annak a felszínnel való érintkezése hozza létre regionális szinten, ami a közvetlenül a felszín alatti néhány száz méteres mélység szerkezetéről árulkodik.

A kutatók a felszín alatti geológiát a mérés során rögzített, felszínen haladó, úgynevezett Rayleigh szeizmikus hullámok jellemzőinek vizsgálatával, modellek és egy Bayes-féle inverziós eljárásnak nevezett módszer segítségével kívánták megérteni. Utóbbi a szeizmikus hullámok felszín alatti terjedési sebességének - ezzel pedig a rétegek összetételének - statisztikai becslésére szolgál a mért adatok alapján.

Eredményeik hozzávetőleg 240 méter mélységben tárták fel a régió felszín alatti szerkezetét és összetételét. Legalul, 240-től 175 méterig egy ősi üledékes réteg található, ami a kutatók szerint a Mars történetének korai szakaszában, a Noachian időszakban, 3,7-4,1 milliárd éve keletkezhetett. Ezt egy közel 100 méter vastag, 3,6 milliárd éves vagy annál fiatalabb (Hesperian vagy Amazonian időszaki)  bazaltréteg takarja. 

Ezután jön a meglepetést okozó, de a méréseket legjobban megmagyarázó üledékréteg, 30-75 méteres mélységben, aminek lehetséges kialakulási mechanizmusára a kutatók nem térnek ki a tanulmányban. Az üledékréteget egy 1,7 milliárd éves vagy fiatalabb (Amazonian időszaki) bazaltréteg fedi, majd egy marsi regolitnak nevezett, 20 méteres törmelék- és homokréteg zárja. Ennek felső 3 méterét nagyrészt finomszemcsés homok, a következő 15-20 métert pedig nagyobb kövek alkotják, amelyek meteorit becsapódások által kivájt kráterekből származhatnak.

Hatalmas áradások hagyták hátra az üledéket?

Amennyiben a felső, lávafolyásokból származó bazaltréteg néhány tíz vagy néhány százmillió éves, ami egybevág a kutatók eredményeivel, egy izgalmas magyarázat is felsejlik az üledékréteg létrejöttére.

„A legérdekesebb lehetőség az, hogy az Athabasca Vallesben egykor folyó vízzel állhat összefüggésben az üledékréteg. A térségben (az Elysium Planitia síkság középső régiója) nagyon fiatal, néhány tízmillió éves vízáramlási és folyékony vízhez köthető nyomok vannak, melyek közül a legizgalmasabb a Cerberus Paluson John Murray és kollégái által 2005-ben azonosított formáció, ami egy befagyott tó lehet” – mondta a Qubitnek Kereszturi.

Az InSight leszállóhelye és a főbb geológiai formációk az Elysium Planitia síkságonFotó: NASA/JPL/JMARS-ASU/Tóth András-Qubit.hu

Az Elysium Planitián található Athabasca Valles a Mars legfiatalabb, valószínűleg az elmúlt néhány tíz vagy százmillió évében létrejött völgyrendszere, aminek kiindulása a Cerberus Fossae tektonikus-vulkanikus hasadékrendszernél található (ennek lehetséges, geológiailag közelmúltbeli aktivitásáról itt írtunk korábban). A szakemberek egy része folyékony víz által formált áradásos csatornaként, mások lávafolyások által létrehozott völgyrendszerként tekintenek rá.

Az InSight leszállóhelye és a tőle közel 500 kilométerre délre található déli magasföldek, köztük a Curiosity marsjáró kutatási területével, a Gale-kráterrelFotó: NASA/JPL/JMARS-ASU/Tóth András-Qubit.hu

Ha az Athabascát folyékony víz hozta létre, elképzelhető, hogy az általa szállított üledékréteg elérte az InSight leszállóhelyét is. Kereszturi azt tartja valószínűbb forgatókönyvnek, hogy az üledékréteg néhány százmillió éve keletkezett, mert egyébként geológiailag szintén nagyon fiatal vulkanizmusra is szükség lenne, ami létrehozhatta volna az üledéket beborító, felső lávaréteget – ilyenre viszont nem nagyon akad bizonyíték a szonda közelében. A bolygókutató szerint ez esetben a kérdéses üledék érdekes célpontja esetleges jövőbeli vizsgálatoknak, ugyanis lerakódásakor talán vízzel átitatott törmelék alkotta.

Kereszturi hozzátette, hogy ha sikerülne feltérképezni az üledékréteg méretét, talán olyan helyeket is lehetne találni, ahol sokkal közelebb mutatkozik a felszínhez, esetleg ki is bukkan, ott pedig részletesebben lehetne elemezni. A kutató úgy véli, hogy az üledékréteg azonosítása arra is jó példa lehet, hogy a Marson gyakori lávatakarók alatt sok további helyen lehetnek még eltemetett üledékek, amelyeket az őket beborító láva konzervált, és eredeti állapotuk máig megőrződött. Szerinte a nehéz kérdés az, hogyan lehet ezeket a felszínről, fúrással elérni, de ebbe az irányba tett apró lépésnek tekinti a 2022-ben indítandó európai Rosalind Franklin (ExoMars) marsjáró 2 méteres mélységre tervezett fúrási programját is, amelynek előkészítésében a Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont magyar szakemberei is részt vesznek.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: