Twee grote meteorietinslagen onthullen nieuwe inzichten over het oppervlak van Mars

Na twee grote meteorietinslagen op Mars zijn voor het eerst seismische golven nabij het oppervlak geregistreerd op een andere planeet dan de aarde. De gegevens, geanalyseerd door een internationaal team met onderzoekers van de Universiteit van Oxford, hebben waardevolle nieuwe informatie onthuld over de structuur van de korst van Mars. De resultaten zijn gepubliceerd als twee artikelen in het tijdschrift Science.

Bij de foto: Deze illustratie toont het InSight (*) - ruimtevaartuig van NASA met zijn instrumenten op het oppervlak van Mars. Afbeelding: NASA

Op 24 december 2021 registreerde de NASA InSight-lander zeer ongebruikelijke seismische golven. Om de mogelijke bron te onderzoeken, onderzocht het InSight Science Team foto's die werden gemaakt door hoge resolutie camera's van de Mars Reconnaissance Orbiter (**).

Op beelden die tussen 24 en 25 december 2021 door de orbiter zijn gemaakt, is een grote inslagkrater te zien op ongeveer 3.500 kilometer van InSight. Met dezelfde methode onderzochten de onderzoekers vervolgens oudere gegevens die door de lander waren geregistreerd, om een ​​andere ongebruikelijke seismische golf te onderzoeken die in september 2021 werd geregistreerd. Deze werd in kaart gebracht op een iets kleinere krater op iets minder dan 7.500 kilometer van InSight.

Bij de foto: Artistieke weergave van een meteorietinslag op Mars. Afbeelding: IPGP -CNES - N. Starter

Dr. Benjamin Fernando (Department of Physics and Department of Earth Sciences, University of Oxford), co-voorzitter van de Impacts Theme Group for InSight, zei: 'Dit zijn de grootste verse kraters die we ooit ergens in het zonnestelsel hebben gezien. De grotere is ongeveer 150 meter breed en de explosiezone is ongeveer 35 kilometer breed.'

De enorme kracht van deze inslagen genereerde de eerste seismische golven die de InSight-lander bereikten door zich door de korst voort te planten in plaats van door de diepere mantel en kern van de planeet. De gegevens bevatten daardoor waardevolle nieuwe informatie over de structuur en samenstelling van de korst, die tot nu toe grotendeels onbekend is gebleven.

In het bijzonder hopen onderzoekers dat dit kan helpen bij het oplossen van een eeuwenoud mysterie, bekend als 'de tweedeling van Mars'. Dr. Fernando legt uit: 'Een echt onderscheidend kenmerk van Mars is een scherp contrast tussen het noordelijk en zuidelijk halfrond. Terwijl het zuidelijk halfrond bergachtig is en bedekt met kraters, is het noordelijk halfrond relatief vlak. Een populaire theorie voor deze tweedeling is dat de korsten in het noorden en het zuiden uit verschillende materialen kunnen zijn samengesteld en een heel verschillende evolutionaire geschiedenis hebben, maar de nieuwe gegevens suggereren dat de korsten op diepte verrassend vergelijkbare structuren kunnen hebben.'

Een andere onverwachte ontdekking was dat de grotere meteoriet was doorgebroken in een laag ondergronds waterijs: het meest zuidelijke ijs dat ooit op Mars is gevonden. Op beelden die door de Mars Reconnaissance Orbiter zijn gemaakt, is te zien hoe grote blokken puur ijs uit de ondiepere lagen van de krater werden geworpen.

Het onderzoeksteam hoopt ook dat de gegevens belangrijke aanwijzingen zullen geven over hoe Mars is gevormd en geëvolueerd. Aangezien de samenstelling van de korst het resultaat is van vroege dynamische processen in de mantel van de planeet, kan dit aangeven hoe de omstandigheden er miljarden jaren geleden uitzagen.

Dr. Fernando zei: "Een specifiek punt dat we hier in Oxford willen onderzoeken is wat de beste criteria zijn om inslagen te onderscheiden van andere marsbevingen, rekening houdend met alles wat deze inslagen ons hebben geleerd. Dit zal bijzonder belangrijk zijn voor toekomstige seismologische missies, waaronder die naar de maan en de ijzige manen van het buitenste zonnestelsel".

"Normaal gesproken zouden we een dergelijke impact slechts eens in de paar jaar verwachten, dus om er twee te observeren binnen een tijdsbestek van 100 dagen is buitengewoon", voegde Dr Fernando eraan toe. En misschien nog net op tijd: sinds mei 2022 verliest InSight geleidelijk aan vermogen door stof dat zich ophoopt op zijn zonnepanelen. Naar verwachting zal het in december 2022 niet meer werken, wat een einde zal maken aan een missie die met succes meer dan 1.300 marsbevingen heeft gedetecteerd. Dit omvat de grootste aardbeving die ooit op een andere planeet is waargenomen: een aardbeving met een geschatte magnitude van 5 op 4 mei 2022.

De missie heeft vanaf het begin een sterke band gehad met de Universiteit van Oxford, waarbij onderzoekers van het departement Natuurkunde een integrale rol hebben gespeeld bij de ontwikkeling van een van de belangrijkste instrumenten aan boord: de korte periode seismometer (SEIS-SP). Het Oxford-team was met name verantwoordelijk voor het verpakken van de sensorchips voor het instrument, het integreren ervan met besturingselektronica, ervoor zorgen dat ze overleven in de ruimte en de Marsomgeving, en het testen van de sensorprestaties.

Libby Jackson, Head of Space Exploration bij UK Space Agency, zei: 'Het is fascinerend om de gegevens te zien die teruggestuurd zijn door InSight's in het VK gebouwde seismometer, en ons een duidelijker beeld geeft van de structuur van Mars en ons op zijn beurt een stap dichter bij het begrip brengt hoe de planeten van ons zonnestelsel werden gevormd. Nu de wereldwijde ruimtevaartgemeenschap zich steeds meer op Mars-exploratie richt, zijn we verheugd om bij te dragen aan het InSight-programma met Imperial College London en de Universiteit van Oxford, en we kijken ernaar uit om te zien waar deze nieuwe informatie toe zal leiden.'

Bij de foto: De Mars Reconnaissance Orbiter heeft deze krater in beeld gebracht, die zich op kerstavond heeft gevormd. InSight detecteerde de impact die het veroorzaakte. De meteoriet sloeg van links in en werd uitgegraven in een laag waterijs die als witte brokken op de afbeelding te zien is. Foto: NASA/JPL-Caltech/UArizona.

'Deze resultaten zijn waarschijnlijk enkele van de laatste grote ontdekkingen die de InSight-lander heeft gedaan, maar zelfs als dit het geval is, zal het een mooie afsluiting zijn van een zeer succesvolle missie', concludeerde dr. Fernando.

De studies ‘Surface waves and crustal structure on Mars’ en ‘Largest recente impactcraters on Mars: Orbital imaging and surface seismic co-onderzoek’ zijn gepubliceerd in Science.

Een opname van de meteorietinslag vastgelegd door de seismometer van InSight op 24 december 2021 is te beluisteren op de NASA InSight Mission-website.

Auteur: Jan Vyvey
Bron: Universiteit van Oxford

(*) Zie https://nl.wikipedia.org/wiki/InSight
(**) Zie https://nl.wikipedia.org/wiki/Mars_Reconnaissance_Orbiter