Megremegett a Mars

Két hónapos várakozás után az InSight szeizmométere felfogta az első, a Mars rengésére utaló jelet.

Amint arról tavaly decemberben beszámoltunk, a NASA novemberben a Marsra leszállt InSight űrszondája a leszállóegységtől néhány méter távolságban elhelyezte a bolygó felszínén a SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) nevű, francia vezetéssel készült szeizmométert.

Mielőtt letették volna a Mars felszínére, a SEIS szeizmométer a szél keltette rezgéseket észlelte, ezek hangja hallható a filmben (a jobb hallhatóság érdekében az eredetinél két oktávval magasabbra transzponálva). A műszerek mérései szerint 2018. december 1-jén a leszállóhely térségében 16–24 km/h körüli sebességű szél fújt. (Forrás: YouTube, NASA Jet Propulsion Laboratory)

Az első szeizmikus jelet a műszer két hónapi működés után detektálta. A kutatók véleménye szerint a rengés forrása a bolygó belsejében lehet, nem pedig a felszínen. Egyelőre azonban gondosan elemzik a jelet, hogy kizárják például a meteorit-becsapódás lehetőségét. A rengés mintegy 10 percig tartott, erőssége pedig 2–2,5 magnitúdó között lehetett, ami a Földön is csak műszerekkel lenne kimutatható, az ember számára érzékelhetetlen.

Az érzékeny szeizmométert a széltől és a hőmérsékletváltozások hatásától védő kupolával (WTS, wind and thermal shield) takarták le. (Kép: NASA / JPL-Caltech)

A SEIS az elhelyezését követő kalibrálása után február 4-én kezdte meg a tudományos munkát. Azóta három további jelet is észlelt, amelyek esetleg szeizmikus eredetűek lehettek, azok esetében azonban eddig még nem sikerült kizárni az egyéb forrást, például (a szélvédő burkolat ellenére) azt, hogy szél is okozhatta a detektált jelet.

A SEIS műszert „a széltől is óvó” kupolát az InSight robotkarjával február 2-án helyezték rá a műszerre. (Animáció: SEIS)

Az elsőként detektált, egyértelműen szeizmikus eredetű jel túlságosan gyenge ahhoz, hogy annak elemzéséből a Mars belső szerkezetére lehessen következtetni (ami a szeizmikus mérések legfontosabb célja lenne), az viszont máris kiderült, hogy a marsrengések a vártnál ritkábban fordulnak elő. Korábban a kutatók havonta 1–2 jel észlelésére számítottak, az eddigi eredménytelenség alapján viszont kénytelenek voltak becslésüket lefelé korrigálni, most már évente 6–7 jellel is elégedettek lennének. Ez azt jelenti, hogy két évre tervezett működési ideje alatt a SEIS 12–14 rengést detektálhat. A rengések azért ilyen ritkák, mert a Marson egyáltalán nem működik a lemeztektonika.

A védőkupola alá pillantó fantáziarajzon látható a SEIS szeizmométer belső szerkezete. Az egyes egységek és működésük részletes leírása a SEIS lent megadott honlapján olvasható. (Kép: IPGP / David Ducros)

Korábban (a múlt század 70-es éveiben) már a Viking–1 és –2 leszállóegységei is vittek szeizmométert a Marsra, azok azonban nem működtek megfelelően. Az egyik egyáltalán nem működött, a másik mérési eredményei pedig azért voltak értékelhetetlenek, mert a műszert a lábakon álló leszállóegység testében helyezték el, a gyenge rengéseket pedig – ha be is következtek a műszer működési ideje alatt – a lábak érzékelhetetlenné csillapították.

Az InSight fő tudományos célja a Mars belső szerkezetének pontos felderítése. Bár tudjuk, hogy a Marsnak folyékony, fémes magja van, amelyet vastag köpeny és bazaltos kéreg vesz körül, az egyes rétegek határának helyét azonban csak néhány száz kilométer pontossággal ismerjük. Ezek pontosabb behatárolásához kellene minél több szeizmikus hullámot detektálni. A Mars kis mérete miatt (átmérője fele a Földének) egy 4 magnitúdós rengés, amely a Földön már érezhető, de legfeljebb csekély károkat okoz, a Marson globális esemény lenne. A bolygó belső szerkezetének feltérképezéséhez azonban (egyetlen szeizmométer használata esetén) legalább ilyen erős rengésekre lenne szükség, méghozzá minél többre, mert annál pontosabban lehetne a határfelületek elhelyezkedését megállapítani.

A videón az a szeizmikus esemény látható és hallható, amelyet a SEIS műszer 2019. április 6-án, az InSight küldetésének 128. marsi napján (sol) észlelt. A műszerrel több más, bizonytalanabb jelet is észleltek működése első két hónapjában, azonban ez volt az első, határozottan és vitathatatlanul szeizmikus eredetű jel. A (hallhatóság érdekében) 60-szorosra gyorsított felvételen háromféle hang hallható, egyrészt a gondos védelem ellenére a szél okozta alapzaj, másrészt magának a szeizmikus jelnek a hangja, ezt követően pedig a robotkar mozgatásából adódó, jóval erősebb hang. (Forrás: YouTube, NASA Jet Propulsion Laboratory)

A SEIS műszert rendkívüli érzékenysége miatt kellett a külső környezeti zavaroktól megvédeni, elsősorban a széltől és a hőmérséklet változásától (utóbbi napi ingadozása elérheti a 80 Celsius-fokot). Nem lehet minden külső zavartól megszabadulni, a műszert a leszállóegységgel összekötő kábel hőtágulásából adódó zajt utólag kell eltávolítani a mérési eredményekből. A műszert rézszínű doboz veszi körül, amelynek méhsejt szerkezetű falai légmentes zárást biztosítanak. Ezen kívül helyezkedik el a szél keltette rezgésektől védő kupola. A kupola peremétől a talajig érő, harmonikaszerű szoknya megakadályozza, hogy a szél befújjon a kupola alá. A zavarok (például az erős széllökések hatásának) kiszűrésében az InSight meteorológiai műszereinek mérései is segítenek. Ezen óvintézkedéseknek köszönhetően a SEIS mintegy százszor érzékenyebb, mint a Viking szondák szeizmométerei.

Eközben az InSight további műszereiről is megérkeztek az első eredmények. Megállapították például a leszállóhelyen a széljárás napi ciklusát: déltájban felkerekedik a szél, esténként elül. A szonda magnetométerével (amely az első ilyen műszer volt, amelyet egy idegen bolygó felszínére eljuttattak) megállapították, hogy a Mars felszínén a mágneses tér körülbelül tízszer olyan erős, mint amilyenre a keringő szondák magnetométereinek mérései alapján számítottak.

Kapcsolódó cikkek:
InSight: helyére került a szeizmométer
InSight – fentről és lentről
InSight: minden rendben
GYORSHÍR: Az InSight a Marson
Hétfőn landol az InSight

Kapcsolódó linkek:
Az InSight első marsrengése (Sky & Telescope)
Az InSight első marsrengése (NASA)
InSight (NASA)
InSight (NASA)
A SEIS szeizmométer