A NASA űrszondái tavaly két, több mint 130 méteres kráter létrejöttét figyelték meg a a Marson, és ezek egyike az egyenlítőhöz eddig látott legközelebbi vízjég-lerakódásokat tárta fel. Az amerikai űrügynökség október 27-i sajtótájékoztatóján és a Science folyóiratban megjelent tanulmányokban ismertetett felfedezések emiatt megkönnyíthetik az első emberes marsi expedíció résztvevőinek életét is.

A 2021. szeptemberi és decemberi becsapódások erős marsrengéseket generáltak, amelyeket az InSight leszállóegységnek sikerült rögzítenie szeizmográfja segítségével. A szondáig több ezer kilométert utazó rengések, amelyeket a kutatók csak utólag kötöttek össze a becsapódásokkal, új részleteket árulnak el a marsi kéreg történetéről. Az eseményeket a Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) is észlelte, majd később nagy felbontású HiRISE kamerájával meg is vizsgálta a krátereket. A 150 és 130 méter átmérőjű formációk az eddigi legnagyobb újonnan kialakult kráterek, amit a szonda a 16 éve tartó Mars körüli vizsgálatai során felfedezett.

Több ezer kilométerre található becsapódásokat is észlelni tudott az InSight

A becsapódások és az általuk létrehozott kráterek szondákkal történő megfigyeléséről és rekonstruálásáról Liliya Posiolova, az MRO tudományos munkájának vezetője és kollégái számoltak be. A kutatók szerint annak ellenére, hogy ilyen hiperszonikus sebességű becsapódások formálják leginkább a naprendszer égitestjeit, ritkán sikerül őket szeizmográfokkal rögzíteni, majd utána a kráterüket tanulmányozni.

A 2021. december 24-i becsapódást az MRO keringőegység kisebb felbontású CTX kameráján dolgozó kutatók fedezték fel, majd később összekötötték az InSight által mért S1094b jelű rengéssel. Ezután a hasonló jellegű, tavaly szeptember 18-i S1000a rengéshez kerestek a felszínen krátert a szondával, az InSighttól 7500 kilométeres távolságban. A Valles Marineris kanyonrendszertől és hatalmas marsi áradásos csatornáktól északra, a Tempe Terra régióban rá is találtak a nagyjából 130 méter átmérőjű S1000a kráterre.

A decemberi, az InSighttól 3500 kilométerre lezajló S1094b becsapódás egy 150 méter átmérőjű és 21 méter mély krátert hagyott hátra a felszínen. Ez az északi szélesség 35. foka közelében, az Amazonis Planitia régióban található egy vulkáni síkságon, a 22 kilométer magas Olympus Mons vulkántól északnyugatra. A krátert az elhelyezkedésének azonosítása után a HiRISE kamerájával örökítették meg, amely a felszínt pixelenként 30 centiméteres részletességgel képes feltárni.

Ez világos foltokat mutatott a kráter körül, ami a kutatók szerint a becsapódás során a felszín alól kivájt vízjég lehet. A formáció minden korábbi, vízjeget feltáró kráternél alacsonyabb szélességen helyezkedik el, és négy szélességi fokkal előzi meg a korábbi csúcstartót.

A NASA szerint a felszín alatti jég kulcsfontosságú erőforrás lehet a jövőbeli emberes Mars-utazásoknál, hiszen az űrhajósok ívóvíz és rakétahajtóanyag előállításához, valamint növénytermesztéshez tudnák hasznosítani. Az első emberes Marsra szállásra valószínűleg egy egyenlítőhöz közeli helyen kerül majd sor, így különösen jó hír, hogy ezeken a területeken is lehet vízjégre számítani.

„Nem láttam még ahhoz a képhez hasonlót, ami a becsapódásról készült, a hatalmas kráterrel, felszínre került vízjéggel, és a marsi por által megőrzött drámai robbanási zónával együtt. Elképzeltem, hogy milyen lehetett volna a felszínről látni a becsapódást, a légköri lökéshullámot és a több kilométerre szétszórt törmeléket” – mondta el Posiolova.

Ez a kráter az S1000a-val ellentétben egy sík, porréteggel borított régióban keletkezett, emiatt a szakemberek precízen rekonstruálni tudták a becsapódást. Kiderült, hogy az 5-12 méteres meteoroid északkeleti irányból érkezett, a felszínhez képest 30 fokos pályán. A becsapódás egy 0,1-1 kilotonnás energiájú (egy 1 kilotonnás robbanás ezer tonna TNT robbanóerejének feleltethető meg) felszíni robbanást okozott, ami két lökéshullámot indított. Ezek a lökéshullámok még a Mars ritka légkörében is elég erősek voltak ahhoz, hogy a krátertől 9 kilométerre is felkavarják a felszíni port, és a szakemberek szerint hozzáadtak a marsrengés energiájához.

Az MRO keringőegység napi rendszerességgel a teljes bolygót lefényképező MARCI kamerája is észlelte a becsapódásokat, ami szinte biztossá teszi, hogy összefüggenek az InSight által rögzített 4 magnitudós rengésekkel. Az is kiderült, hogy az InSight kutatói a becsapódások távolságait a rengések elemzése alapján 70-130 kilométeres pontossággal adták meg, ami nagyon jó egyezésnek számít, és a marsi szeizmikus modellek pontosságát mutatja, legalább 800 kilométeres mélységig.

Az első felületi hullámok egy másik égitesten

Mostanáig egyetlen másik égitesten sem sikerült a felszín közelében haladó, úgynevezett felületi rengéshullámokat észlelni. A friss becsapódások viszont ilyeneket hozták létre – azok elemzését egy másik tanulmányban ismerteti Doyeon Kim geofizikus, kollégáival együtt. A marsi kéreg összetételének és tulajdonságainak vizsgálata szerintük a bolygó történetének legfontosabb kérdéseire adhat választ, mint például a déli magasföldek és az északi síkságok közötti átlagosan 5 kilométeres magasságkülönbség eredete.

A kutatók úgy vélik, a látványos eltérésért vagy a kéreg vastagságának, vagy annak sűrűségének különbségei (vagy ezek kombinációja) felelhetnek. Az InSight korábban megállapította, hogy leszállóhelye alatt a kéreg nagyjából 39 kilométer vastag. Most az S1000a és S1094b becsapódások Rayleigh-típusú felületi rengéshullámai elárulták, hogy ezen a részen a kéreg más, mint a bolygó többi régiójában. A becsapódások után a kutatók két Rayleigh-hullámot észleltek. Az egyik a kráter irányából érkezett az InSighthoz, a másik pedig 75 perccel később, miután a bolygót megkerülte, és áthaladt a Hellas becsapódási medencén.

A két irányból érkező rengéshullámok eltérő sebességei látszólag különböző struktúrákról árulkodnak a déli és az északi félgömb esetén a kutatók szerint, de valójában a különbségeket a vékony kéreggel rendelkező Hellas-medence képes teljesen megmagyarázni. Az viszont biztosnak tűnik, hogy a rengéshullámok gyorsabban terjednek a marsi kéreg nagy részén, mint az InSight leszállóhelye alatt, amit az utóbbi területen a kéreg nagyobb porózussága okozhat.

A kutatók szerint a Mars északi síkságai és déli magasföldjei közti különbséget hatalmas becsapódások, de akár a marsi köpenyben zajló folyamatok is létrehozhatták. Mindkettő olyan kérget eredményezne északon, ami egybevág a közvetlenül a becsapódásoktól érkező rengéshullámok jellemzőivel. A déli magasföldekről árulkodó, a bolygót megkerülő hullámok viszont most arra utalnak, hogy a kéreg struktúrája mindkét félgömbön hasonló.

Egy, a felfedezésben részt nem vett kutatók által a Science-nek írt kommentár szerint a kéreg mélyének és a köpeny felsőbb régióinak alaposabb megismerése segíthet eldönteni, hogy melyik hipotézis magyarázza jobban a Mars arculatát alapvetően meghatározó különbség kialakulását. A szakemberek hozzáteszik, hogy összességében az InSight a küldetése alatt egy, a Föld belső felépítéséhez hasonló szerkezetű bolygó képét tárta elénk.

Egy-két hónapja van hátra az InSightnak

Az InSight leszállóegység 2018-as landolása óta tanulmányozza a Mars belső szerkezetét. A szonda szeizmográfjával eddig több mint 1318 rengést észlelt, amelyek segítenek megérteni a kutatóknak a kőzetbolygók, így a Föld kialakulásának és fejlődésének történetét is.

A szondát két nagy napelemtábla látja el energiával, és ezekre az évek során a mostoha marsi környezetben egyre több por rakódott le. A mérnökök minden próbálkozása ellenére az InSight energiája folyamatosan csökken, és a küldetést vezető Bruce Banerdt szerint a szonda 4-8 hét múlva végleg elhallgathat. Ezzel négy év után egy tudományos szempontból nagyon sikeres küldetés zárul majd le, amely hosszú évekre vagy évtizedekre ellátta a kutatókat elemzésre váró adatokkal a Mars és a kőzetbolygók mélyében zajló folyamatokról.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: