Ten obraz sejsmometru InSight został wykonany w 110. dniu marsjańskim (sol) misji. Sejsmometr nazywany jest SEIS od "Seismic Experiment for Interior Structure". Źródło: NASA/JPL-Caltech

Lądownik NASA InSight zmierzył i zarejestrował po raz pierwszy prawdopodobne marsjańskie „trzęsienie ziemi”. Choć czy w tym wypadku nie lepiej mówić o „trzęsieniu Marsa”?

Słaby sygnał sejsmiczny, wykrywany przez instrument sejsmiczny SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure), został zarejestrowany 6 kwietnia, w 128. dniu marsjańskim (sol) lądownika. Jest to pierwsze zarejestrowane drżenie, które wydaje się pochodzić z wnętrza planety, w przeciwieństwie do powodowanych przez siły nad powierzchnią, takie jak wiatr. Naukowcy wciąż badają dane, aby określić dokładną przyczynę sygnału.

Ten film i dźwięk ilustrują zdarzenie sejsmiczne wykryte przez sondę NASA InSight w dniu 6 kwietnia 2019 r. Można usłyszeć trzy różne rodzaje dźwięków, wszystkie wykryte jako drgania podłoża przez sejsmometr SEIS: jest hałas z marsjańskiego wiatru; samo zdarzenie sejsmiczne; i ramię robota statku kosmicznego, gdy porusza się w celu robienia zdjęć.

To wydarzenie jest pierwszym prawdopodobnym trzęsieniem marsjańskim zarejestrowanym przez zespół InSight. Zarejestrowano kilka innych zdarzeń sejsmicznych, ale są one znacznie bardziej niejednoznaczne niż ten sygnał. Dźwięk podkreśla, jak sejsmicznie hałaśliwa może być powierzchnia Marsa i został wyprodukowany z dwóch zestawów czujników dołączonych do SEIS. Można usłyszeć dźwięki z czujników bardzo szerokiego pasma z lewego głośnika i dźwięki z czujników krótkiego okresu z prawego głośnika. Dźwięk z obu zestawów czujników został przyspieszony o współczynnik 60; rzeczywiste wibracje na Marsie nie byłyby słyszalne dla ludzkiego ucha. Zalecane jest odtwarzanie go w słuchawkach lub zestawie głośnikowym w celu uzyskania najlepszego doświadczenia.

„Pierwsze odczyty InSight kontynuują naukę, która rozpoczęła się od misji NASA Apollo. Do tej pory gromadziliśmy szumy w tle, ale to pierwsze wydarzenie oficjalnie rozpoczyna nową dziedzinę: sejsmologię marsjańską.”

– powiedział Bruce Banerdt, główny badacz InSight z NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL).

Nowe zdarzenie sejsmiczne było zbyt małe, aby dostarczyć solidnych danych o marsjańskim wnętrzu, co jest jednym z głównych celów InSight. Marsjańska powierzchnia jest niezwykle cicha, dzięki czemu SEIS, specjalnie zaprojektowany sejsmometr InSight, wychwytuje słabe dudnienia. W przeciwieństwie do tego, powierzchnia Ziemi drży nieustannie od szumu sejsmicznego wytwarzanego przez oceany i pogodę. Wydarzenie o takiej wielkości w Południowej Kalifornii zaginęłoby w dziesiątkach drobnych trzasków, które pojawiają się każdego dnia.

„Marsjańskie zdarzenie Sol 128 jest ekscytujące, ponieważ jego rozmiar i dłuższy czas trwania pasują do profilu trzęsień księżyca wykrytych na powierzchni Księżyca podczas misji Apollo”

– powiedział Lori Glaze, dyrektor Wydziału Nauki Planetarnej w kwaterze głównej NASA.

Astronauci NASA Apollo zainstalowali pięć sejsmometrów, które mierzyły tysiące wstrząsów podczas pracy na Księżycu w latach 1969–1977, ujawniając aktywność sejsmiczną na Księżycu. Różne materiały mogą zmieniać prędkość fal sejsmicznych lub odbijać je, umożliwiając naukowcom wykorzystanie tych fal do poznania wnętrza Księżyca i modelowania jego powstawania. NASA planuje obecnie powrót astronautów na Księżyc do 2024 r., kładąc fundament, który w końcu umożliwi ludzką eksplorację Marsa.

Sejsmometr InSighta, który lądownik umieścił na powierzchni planety 19 grudnia 2018 r., umożliwi naukowcom zebranie podobnych danych o Marsie. Badając głębokie wnętrze Marsa, mają nadzieję dowiedzieć się, jak powstały inne skaliste światy, w tym Ziemia i Księżyc.

Trzy inne sygnały sejsmiczne wystąpiły 14 marca (Sol 105), 10 kwietnia (Sol 132) i 11 kwietnia (Sol 133). Sygnały te, wykryte przez bardziej czułe instrumenty SEIS o bardzo szerokim paśmie, były nawet mniejsze niż zdarzenie Sol 128 i bardziej niejednoznaczne pod względem pochodzenia. Zespół będzie kontynuował badanie tych wydarzeń, aby ustalić ich przyczynę.
Niezależnie od przyczyny, sygnał Sol 128 jest ekscytującym kamieniem milowym dla zespołu.

„Czekaliśmy na taki sygnał przez miesiące. To bardzo ekscytujące, że w końcu mamy dowód, że Mars jest nadal aktywny sejsmicznie. Czekamy na udostępnienie szczegółowych wyników, by mieć okazję je przeanalizować”.

– powiedział Philippe Lognonné, szef zespołu SEIS w Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP)

Większość ludzi zna trzęsienia ziemi na Ziemi, które występują na uskokach powstałych w wyniku ruchu płyt tektonicznych. Mars i Księżyc nie mają płyt tektonicznych, ale nadal doświadczają wstrząsów – w ich przypadku spowodowanych ciągłym procesem chłodzenia i kurczenia, które powoduje stres. Stres ten narasta z czasem, dopóki nie będzie wystarczająco silny, aby złamać skorupę, powodując trzęsienie.

Wykrycie tych małych wstrząsów wymagało ogromnego wyczynu inżynieryjnego. Na Ziemi wysokiej jakości sejsmometry często są zamknięte w podziemnych sklepieniach, aby odizolować je od zmian temperatury i pogody. Instrument InSight ma kilka pomysłowych barier izolacyjnych, w tym osłonę zbudowaną przez JPL o nazwie Wind and Thermal Shield, która chroni ją przed ekstremalnymi zmianami temperatury na planecie i silnymi wiatrami.

SEIS przekroczył oczekiwania zespołu w zakresie jego wrażliwości. Instrument został dostarczony dla InSight przez francuską agencję kosmiczną, Center National d’Études Spatiales (CNES), podczas gdy pierwsze zdarzenia sejsmiczne zostały zidentyfikowane przez zespół InSight Marsquake Service, kierowany przez Szwajcarski Federalny Instytut Technologii.

„Jesteśmy zachwyceni tym pierwszym osiągnięciem i chętnie podejmujemy wiele podobnych pomiarów SEIS w nadchodzących latach.”

– powiedział Charles Yana, kierownik operacyjny misji SEIS w CNES.

Wielu europejskich partnerów, w tym CNES i German Aerospace Center (DLR), wspiera misję InSight. CNES dostarczył instrument SEIS do NASA wraz z głównym badaczem w IPGP. Znaczący wkład w SEIS pochodzi z IPGP; Instytutu Badań nad Układem Słonecznym im. Maxa Plancka w Niemczech; Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii (ETH Zurich) w Szwajcarii; Imperial College London i Oxford University w Wielkiej Brytanii; i JPL. DLR dostarczył instrument przepływu ciepła i właściwości fizycznych (HP3), ze znaczącym wkładem Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk i Astroniki w Polsce. Pisaliśmy o tym w poniższym artykule. Hiszpański Centro de Astrobiología dostarczył czujniki temperatury i wiatru.