Νέα κατηγορία σεισμών στον Άρη;
Νέα κατηγορία σεισμών στον Άρη αποκαλύπτουν καθημερινά χτυπήματα μετεωριτών.
Η πρώτη πρόσκρουση μετεωροειδούς ανιχνεύθηκε από την αποστολή InSight της NASA. Η εικόνα λήφθηκε από το Mars Reconnaissance Orbiter της NASA χρησιμοποιώντας την κάμερα του Επιστημονικού Πειράματος Απεικόνισης Υψηλής Ανάλυσης (HiRISE). Από: NASA/JPL-Caltech/Πανεπιστήμιο της Αριζόνα: https://science.nasa.gov/resource/insight-detects-an-impact-for-the-first-time/
Μια διεθνής ομάδα ερευνητών, με επικεφαλής το ETH Zurich και το Imperial College του Λονδίνου, εξήγαγε την πρώτη εκτίμηση των παγκόσμιων επιπτώσεων μετεωριτών στον Άρη χρησιμοποιώντας σεισμικά δεδομένα. Τα ευρήματά τους δείχνουν ότι από 280 έως 360 μετεωρίτες χτυπούν τον πλανήτη κάθε χρόνο, σχηματίζοντας κρατήρες πρόσκρουσης μεγαλύτερου από 8 μέτρα (περίπου 26 πόδια) σε πλάτος.
Η Geraldine Zenhaeusern, η οποία ήταν συνεπικεφαλής της μελέτης, σχολίασε: «Αυτό το ποσοστό ήταν περίπου πέντε φορές υψηλότερο από τον αριθμό που υπολογίζεται μόνο από τις τροχιακές εικόνες. Σε ευθυγράμμιση με τις τροχιακές εικόνες, τα ευρήματά μας αποδεικνύουν ότι η σεισμολογία είναι ένα εξαιρετικό εργαλείο για τη μέτρηση των ρυθμών πρόσκρουσης».
Το σεισμικό «κελάρυσμα» σηματοδοτεί νέα κατηγορία σεισμών
Χρησιμοποιώντας δεδομένα από το σεισμόμετρο που αναπτύχθηκε κατά τη διάρκεια της αποστολής InSight της NASA στον Άρη, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι 6 σεισμικά γεγονότα που καταγράφηκαν σε κοντινή απόσταση από το σταθμό είχαν προηγουμένως αναγνωριστεί ως μετεωρικές κρούσεις - μια διαδικασία που ενεργοποιήθηκε από την καταγραφή ενός συγκεκριμένου ακουστικού ατμοσφαιρικού σήματος που παράγεται όταν μετεωρίτες εισέρχονται στην ατμόσφαιρα του Άρη.
Τώρα, ο Zenhäusern από το ETH της Ζυρίχης, συνεπικεφαλής της Natalia Wójcicka από το Imperial College του Λονδίνου και η ερευνητική ομάδα ανακάλυψαν ότι αυτά τα 6 σεισμικά συμβάντα ανήκουν σε μια πολύ μεγαλύτερη ομάδα θαλάσσιων σεισμών, τα λεγόμενα συμβάντα πολύ υψηλής συχνότητας (VF). Η διαδικασία πηγής αυτών των σεισμών συμβαίνει πολύ πιο γρήγορα από ό,τι για έναν τεκτονικό σεισμό παρόμοιου μεγέθους. Όταν ένας κανονικός σεισμός 3 Ρίχτερ στον Άρη διαρκεί αρκετά δευτερόλεπτα, ένα συμβάν που δημιουργείται από κρούση του ίδιου μεγέθους διαρκεί μόνο 0,2 δευτερόλεπτα ή λιγότερο, λόγω της υπερταχύτητας της σύγκρουσης. Αναλύοντας φάσματα των marsquake[ αρειανών σεισμών], η ομάδα εντόπισε 80 ακόμη marsquakes που τώρα πιστεύεται ότι προκαλούνται από χτυπήματα μετεωροειδών.
Ο εκπληκτικός ρυθμός πρόσκρουσης μετεωρίτη στον Άρη μπορεί να λειτουργήσει ως «κοσμικό ρολόι».
Κολάζ που δείχνει τρεις κρούσεις μετεωροειδών που εντοπίστηκαν πρώτα από το σεισμόμετρο στο InSight της NASA και αργότερα καταγράφηκαν από το Mars Reconnaissance Orbiter του οργανισμού χρησιμοποιώντας την κάμερα HiRISE. Από: NASA/JPL-Caltech/Πανεπιστήμιο της Αριζόνα.
Η ερευνητική τους αναζήτηση ξεκίνησε τον Δεκέμβριο του 2021, ένα χρόνο πριν η συσσωρευμένη σκόνη στα ηλιακά πάνελ βάλει τέλος στην αποστολή InSight, όταν ένας μεγάλος μακρινός σεισμός που καταγράφηκε από το σεισμόμετρο αντήχησε ένα ευρυζωνικό σεισμικό σήμα σε όλο τον πλανήτη. Η τηλεπισκόπηση συσχέτισε τον σεισμό με έναν κρατήρα πλάτους 150 μέτρων. Για επιβεβαίωση, η ομάδα του InSight συνεργάστηκε με την κάμερα περιβάλλοντος Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) (CTX) για να αναζητήσει άλλους φρέσκους κρατήρες που θα ταιριάζουν με το χρόνο και τη θέση των σεισμικών γεγονότων που ανιχνεύθηκαν από το InSight.
Το έργο των ομάδων απέδωσε καρπούς και είχαν την τύχη να βρουν έναν δεύτερο φρέσκο κρατήρα διαμέτρου άνω των 100 μέτρων (320 πόδια). Μικρότεροι κρατήρες, ωστόσο, που σχηματίστηκαν όταν μετεωροειδή μεγέθους μπάσκετ χτυπούν τον πλανήτη και που θα έπρεπε να είναι πολύ πιο συνηθισμένοι, παρέμειναν άπιαστοι. Τώρα, ο αριθμός των χτυπημάτων μετεωρίτη υπολογίζεται πρόσφατα από την εμφάνιση αυτών των ειδικών σεισμών υψηλής συχνότητας.
Πρόσκρουση μετεωρίτη από σεισμικά δεδομένα
Περίπου 17.000 μετεωρίτες πέφτουν στη Γη κάθε χρόνο, αλλά αν δεν διασχίσουν τον νυχτερινό ουρανό, σπάνια γίνονται αντιληπτοί. Οι περισσότεροι μετεωρίτες αποσυντίθενται καθώς εισέρχονται στην ατμόσφαιρα της Γης, αλλά στον Άρη η ατμόσφαιρα είναι 100 φορές πιο λεπτή, αφήνοντας την επιφάνειά του εκτεθειμένη σε μεγαλύτερες και συχνότερες κρούσεις μετεωριτών.
Μέχρι τώρα, οι πλανητικοί επιστήμονες βασίζονταν σε τροχιακές εικόνες και μοντέλα που προέκυψαν από καλοδιατηρημένες κρούσεις μετεωριτών στο φεγγάρι, αλλά η παρέκταση αυτών των εκτιμήσεων στον Άρη αποδείχτηκε πρόκληση. Οι επιστήμονες έπρεπε να λογοδοτήσουν για την ισχυρότερη βαρυτική έλξη του Άρη και την εγγύτητά του στη ζώνη των αστεροειδών, που και τα δύο σημαίνουν ότι περισσότεροι μετεωρίτες έπληξαν τον κόκκινο πλανήτη. Από την άλλη πλευρά, οι τακτικές αμμοθύελλες έχουν ως αποτέλεσμα κρατήρες που είναι πολύ λιγότερο καλά διατηρημένοι από εκείνους στο φεγγάρι, και επομένως δεν ανιχνεύονται τόσο εύκολα με τροχιακές εικόνες. Όταν ένας μετεωρίτης προσκρούει στον πλανήτη, τα σεισμικά κύματα της πρόσκρουσης ταξιδεύουν μέσω του φλοιού και του μανδύα και μπορούν να ληφθούν από σεισμόμετρα.
Ο Wójcicka εξηγεί, «Υπολογίσαμε τις διαμέτρους των κρατήρων από το μέγεθος όλων των VF-marsquakes και τις αποστάσεις τους και, στη συνέχεια, το χρησιμοποιήσαμε για να υπολογίσουμε πόσοι κρατήρες σχηματίστηκαν γύρω από την προσγείωση InSight κατά τη διάρκεια ενός έτους. Στη συνέχεια, υπολογίσαμε αυτά τα δεδομένα για να υπολογίσουμε τον αριθμό των κρούσεων που συμβαίνουν ετησίως σε ολόκληρη την επιφάνεια του Άρη».
Ο Zenhäusern προσθέτει, «Ενώ οι νέοι κρατήρες μπορούν να φανούν καλύτερα σε επίπεδο και σκονισμένο έδαφος όπου πραγματικά ξεχωρίζουν, αυτός ο τύπος εδάφους καλύπτει λιγότερο από το ήμισυ της επιφάνειας του Άρη. Το ευαίσθητο σεισμόμετρο InSight, ωστόσο, μπορούσε να ακούσει κάθε κρούση εντός της εμβέλειας του προσεδαφιστή».
Μελλοντικές αποστολές
Όπως και οι γραμμές και οι ρυτίδες στο πρόσωπό μας, το μέγεθος και η πυκνότητα των κρατήρων από χτυπήματα μετεωριτών αποκαλύπτουν ενδείξεις για την ηλικία διαφορετικών περιοχών ενός πλανητικού σώματος. Όσο λιγότεροι κρατήρες, τόσο νεότερη είναι η περιοχή του πλανήτη. Η Αφροδίτη, για παράδειγμα, δεν έχει σχεδόν καθόλου ορατούς κρατήρες, επειδή η επιφάνειά της επανεξετάζεται συνεχώς από τον ηφαιστειακό κόσμο της, ενώ ο Ερμής και το φεγγάρι με τις αρχαίες επιφάνειές τους είναι σε μεγάλο βαθμό από κρατήρες. Ο Άρης βρίσκεται ανάμεσα σε αυτά τα παραδείγματα, με μερικές παλιές και μερικές νεαρές περιοχές που διακρίνονται από τον αριθμό των κρατήρων.
Νέα δεδομένα δείχνουν ότι ένας κρατήρας 8 μέτρων (26 ποδιών) συμβαίνει κάπου στην επιφάνεια του Άρη σχεδόν κάθε μέρα και ένας κρατήρας 30 μέτρων (98 ποδιών) εμφανίζεται περίπου μία φορά το μήνα. Δεδομένου ότι οι κρούσεις με υπερταχύτητα προκαλούν ζώνες έκρηξης που είναι εύκολα 100 φορές μεγαλύτερες σε διάμετρο από τον κρατήρα, η γνώση του ακριβούς αριθμού των κρούσεων είναι σημαντική για την ασφάλεια της ρομποτικής, αλλά και για μελλοντικές ανθρώπινες αποστολές στον Κόκκινο Πλανήτη.
«Αυτό είναι το πρώτο έγγραφο του είδους του που προσδιορίζει πόσο συχνά οι μετεωρίτες προσκρούουν στην επιφάνεια του Άρη από σεισμολογικά δεδομένα – που ήταν στόχος αποστολής επιπέδου 1 της αποστολής Mars InSight», λέει ο Domenico Giardini, Καθηγητής Σεισμολογίας και Γεωδυναμικής στο ETH Zurich και Συν-Κύριος Ερευνητής για την Αποστολή Mars InSight της NASA. «Τέτοια δεδομένα επηρεάζουν τον σχεδιασμό για μελλοντικές αποστολές στον Άρη».
Σύμφωνα με τους Zenhäusern και Wójcicka, τα επόμενα βήματα για την προώθηση αυτής της έρευνας περιλαμβάνουν τη χρήση τεχνολογιών μηχανικής μάθησης για να βοηθήσουν τους ερευνητές να εντοπίσουν περαιτέρω κρατήρες σε δορυφορικές εικόνες και να εντοπίσουν σεισμικά γεγονότα στα δεδομένα.
Γεωδίφης με πληροφορίες από το nature.com
An estimate of the impact rate on Mars from statistics of very-high-frequency marsquakes., Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02301-z
https://www.nature.com/articles/s41550-024-02301-z
Nature Astronomy
ETH Zurich
.jpg)
