Ο μανδύας του Άρη χωρίζεται σε ένα μερικώς λιωμένο εξωτερικό στρώμα και ένα πλήρως λιωμένο, πλούσιο σε πυρίτιο στρώμα που βρίσκεται πιο κοντά στον πυρήνα του πλανήτη. Αυτή η ανακάλυψη έγινε από δύο ανεξάρτητες ομάδες και αμφισβητεί την προηγούμενη άποψη ότι ο μανδύας – που βρίσκεται μεταξύ του φλοιού και του πυρήνα του Άρη – έχει ομοιόμορφη σύνθεση και δομή. Οι νέες αναλύσεις χρησιμοποίησαν σεισμικά δεδομένα από τη NASA Διορατικότητα Ο Άρης προσγειώνεται και θα μπορούσε να βοηθήσει στη διαμόρφωση της κατανόησής μας για το πώς σχηματίστηκε και εξελίχθηκε ο κόκκινος πλανήτης.
Μερικά από τα σεισμικά κύματα που μελετήθηκαν δημιουργήθηκαν από μετεωρίτες που προσκρούουν στον πλανήτη. Τα κύματα θα έχουν ταξιδέψει βαθιά μέσα στον Άρη προτού φτάσουν στο σεισμόμετρο του InSight και η μελέτη τους παρέχει σημαντικές πληροφορίες για το εσωτερικό του Άρη.
«Τόσο μεγάλες επικεντρικές αποστάσεις επέτρεψαν τη διάδοση συμπιεστικών κυμάτων που ταξίδευαν στον κατώτερο μανδύα του Άρη ως διαθλασμένο κύμα», εξηγεί Henri Samuel στο CNRS στο Παρίσι, ο οποίος ήταν επικεφαλής μιας από τις μελέτες. «Βρέθηκε ότι η διάδοση αυτών των κυμάτων ήταν πολύ αργή για να εξηγηθεί από έναν ομοιογενή μανδύα».
Εκπληκτική αφθονία
Η έρευνα έδωσε επίσης περαιτέρω ενδείξεις σχετικά με τη στοιχειακή σύνθεση του αρειανού πυρήνα. Προηγουμένως, είχε υπολογιστεί ότι περιέχει μια εκπληκτικά υψηλή αφθονία ελαφρύτερων στοιχείων, συμπεριλαμβανομένου του άνθρακα, του οξυγόνου και του υδρογόνου. Ωστόσο, αυτές οι τελευταίες μελέτες υποδηλώνουν ότι αυτά τα ελαφρύτερα στοιχεία δεν είναι τόσο κοινά όσο είχε προβλεφθεί και ότι ο πυρήνας είναι μικρότερος και πυκνότερος από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.
Η άλλη μελέτη έγινε με επικεφαλής Αμίρ Χαν στο ETH Zurich, ο οποίος εξηγεί, «Αυτή η ανάγκη για ένα μεγάλο συμπλήρωμα αυτών των [ελαφρύτερων] στοιχείων έθετε σοβαρά κοσμοχημικά προβλήματα, καθώς είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς πώς ο Άρης θα είχε συσσωρεύσει τόσο μεγάλο ποσοστό ελαφρών στοιχείων και θα τα είχε απομονώσει στον πυρήνα του ".
Στις αντίστοιχες μελέτες τους, οι ομάδες του Samuel και του Khan πραγματοποίησαν και οι δύο αντιστροφές των σεισμικών δεδομένων του InSight – μια μαθηματική τεχνική που μετατρέπει τις πληροφορίες σε υποεπιφανειακά μοντέλα ενός πλανητικού εσωτερικού.
Στη συνέχεια, κάθε ομάδα ακολούθησε μια ελαφρώς διαφορετική προσέγγιση στην ερμηνεία των αντιστροφών της. Για τον Khan και τους συναδέλφους, αυτό περιλάμβανε τη δημιουργία των υπολογισμών τους από τις πρώτες αρχές. «Υπολογίσαμε τις ταχύτητες σεισμικών κυμάτων και την πυκνότητα των κραμάτων ελαφρών στοιχείων σιδήρου-νικελίου χρησιμοποιώντας κβαντομηχανική, η οποία είναι εντελώς νέα για τις συνθήκες που ισοδυναμούν με τον πυρήνα του Άρη», εξηγεί ο Khan.
Κατασκευές εξασθένησης
Η ομάδα του Samuel ξεπέρασε τις εκτιμήσεις της πυκνότητας, της σύνθεσης και της σεισμικής ταχύτητας και εξέτασε πώς η εσωτερική δομή του Άρη εξασθενούσε τα σεισμικά κύματα. «Από αυτό, μπορέσαμε να συμπεράνουμε το πρώτο μοντέλο δομής εξασθένησης του μανδύα του Άρη με βάση σεισμολογικά και άλλα γεωφυσικά δεδομένα», εξηγεί.
Ωστόσο, ακόμη και με αυτές τις διαφορετικές μεθόδους, και οι δύο ομάδες κατέληξαν σε ένα εκπληκτικό συμπέρασμα. «Σε αντίθεση με τη Γη, ο Άρης φαίνεται να έχει έναν έντονα στρωματοποιημένο μανδύα με αυτό το εμπλουτισμένο πυριτικό στρώμα πάνω από τον πυρήνα του», λέει ο Samuel. «Το κάτω μέρος του στρώματος είναι πλήρως λιωμένο, ενώ το λεπτότερο πάνω μέρος είναι μερικώς λιωμένο».
Ο Khan εξηγεί ότι η ομάδα του κατέληξε σε ένα πολύ παρόμοιο συμπέρασμα. «Η σύνθεση του τηγμένου στρώματος στους υπολογισμούς μας είναι πολύ κοντά σε αυτή του πυριτικού μανδύα, κάτι που εξηγεί την εύρεση ενός ελαφρώς πυκνότερου στρώματος πυριτικού σε σχέση με τον μανδύα. Το γεγονός ότι το πυριτικό άλας βρέθηκε να είναι ελαφρώς πιο πυκνό εξηγεί επίσης γιατί το στρώμα παραμένει σταθερό στο κάτω μέρος του μανδύα».
Παρά τις ομοιότητες στα αποτελέσματά τους, οι διαφορετικές προσεγγίσεις των ομάδων τους επέτρεψαν να εξερευνήσουν διαφορετικές επιπτώσεις της ανακάλυψής τους. Για την ομάδα του Samuel, η αποκάλυψη της δομής του μανδύα από την άποψη της εξασθένησης τους επέτρεψε να εξηγήσουν καλύτερα την τροχιακή διαδρομή του πλησιέστερου φεγγαριού του Άρη, του Φόβου.
Βαρυτικό πεδίο
Σύμφωνα με την ομάδα, ένα στρώμα λιωμένου πυριτίου θα μπορούσε να παραμορφωθεί πιο εύκολα κάτω από τις παλιρροϊκές δυνάμεις του φεγγαριού από ό,τι το ψυχρότερο, μερικώς λιωμένο στρώμα από πάνω. Αυτό θα εξηγούσε καλύτερα τη σχέση μεταξύ του βαρυτικού πεδίου του Άρη και της τροχιάς του Φόβου, ενώ θα ήταν συνεπής με τις μετρήσεις του InSight.
Μέσω της δικής τους εξέτασης του πυρήνα του Άρη, η ομάδα του Khan υπολόγισε ότι περίπου το 9-15% της μάζας του αποτελείται από ελαφρά στοιχεία. Όσον αφορά τα μοντέλα για το πώς σχηματίστηκε ο Άρης, αυτή η χαμηλότερη αφθονία φαίνεται πιο λογική από τις εκτιμήσεις άνω του 20% που έγιναν σε προηγούμενες μελέτες που βασίζονται στην υπόθεση ενός ομοιογενούς μανδύα.
Το σκάφος της NASA παρέχει μια εικόνα για το εσωτερικό του Άρη
Και για τις δύο ομάδες, η ανακάλυψη σηματοδοτεί ένα σημείο καμπής στην κατανόησή μας για το πώς σχηματίστηκε και εξελίχθηκε αρχικά ο Άρης τα τελευταία 4.5 δισεκατομμύρια χρόνια. «Με την παρουσία της διαστρωμάτωσης στον μανδύα του Άρη, πρέπει να επιστρέψουμε για να αναλύσουμε και να ερμηνεύσουμε εκ νέου το σεισμικό αρχείο διάρκειας περίπου τεσσάρων ετών και όλα τα άλλα γεωφυσικά παρατηρήσιμα στοιχεία υπό το πρίσμα αυτού του νέου παραδείγματος», λέει ο Samuel. «Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε πρόσθετες ανακαλύψεις σχετικά με τη βαθιά δομή του μανδύα του Άρη και τον πυρήνα του».
Πέρα από τη βελτίωση των γνώσεών μας για τον Άρη, το αποτέλεσμα θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει τους αστρονόμους να κατανοήσουν καλύτερα τους βραχώδεις πλανήτες πέρα από το ηλιακό σύστημα. «Μέσα από την απόκτηση νέων δεδομένων και νέων μεθόδων ανάλυσης, κάνουμε νέες ανακαλύψεις και συνεχίζουμε να βελτιώνουμε και να ενημερώνουμε την τρέχουσα κατανόησή μας για το τι αποτελούνται οι επίγειοι πλανήτες», προσθέτει ο Khan. «Τελικά, αυτό θα χρειαστεί για την κατανόηση της προέλευσης και της εξέλιξης των εξωηλιακών πλανητικών συστημάτων».
Και οι δύο ομάδες αναφέρουν τις σπουδές τους στο Φύση. ο Το χαρτί Samuel είναι εδώ και την Χαρτί Khan εδώ.
- SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
- πηγή: https://physicsworld.com/a/seismic-waves-reveal-complexities-in-mars-mantle/
