Dane sejsmiczne pokazują, że w Marsa często uderzają potężne meteoryty, które wstrząsają planetą

Marsem wstrząsają trzęsienia ziemi, jednak nie wszystkie są spowodowane zjawiskami zachodzącymi pod powierzchnią – wiele z nich ma miejsce w następstwie uderzeń meteorytów.

Meteoryty codziennie spadają na powierzchnię Marsa. Po przeanalizowaniu danych z łazika InSight należącego do NASA międzynarodowy zespół badaczy zauważył, że jego sejsmometr SEIS wykrył sześć pobliskich zdarzeń sejsmicznych. Zdarzenia te powiązano z tym samym atmosferycznym sygnałem akustycznym, jaki wytwarzają meteoryty, gdy szybko przelatują przez marsjańską atmosferę. Dalsze badania wykazały, że te sześć zdarzeń należy do zupełnie nowej kategorii trzęsień ziemi, znanych jako zdarzenia o bardzo wysokiej częstotliwości.

Uderzenia powodujące trzęsienia ziemi na Marsie zachodzą w ułamkach sekundy, czyli w czasie znacznie krótszym niż kilka sekund potrzebnych, aby procesy tektoniczne spowodowały trzęsienia o podobnej sile. Oto kilka kluczowych danych sejsmicznych, które pomogły nam zrozumieć występowanie trzęsień ziemi spowodowanych uderzeniami meteorytów na Marsa. Jest to także pierwszy przypadek wykorzystania danych sejsmicznych do określenia częstotliwości powstawania kraterów uderzeniowych.

„Chociaż w przypadku każdego zdarzenia VF nie można definitywnie wykluczyć pochodzenia innego niż uderzenia, pokazujemy, że cała klasa VF jest prawdopodobnie spowodowana uderzeniami meteorytów” – stwierdzili naukowcy w badaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature Communications. Zostań Niedawno opublikowane w Nature.

Przesunięcie sejsmiczne

Naukowcy zazwyczaj określali częstotliwość uderzeń meteorytów na Marsie, porównując częstotliwość występowania kraterów na jego powierzchni z oczekiwaną częstotliwością uderzeń obliczoną na podstawie liczby księżycowych kraterów pozostawionych przez meteoryty. Następnie zmodyfikowano modele szybkości powstawania kraterów na Księżycu, aby dopasować je do warunków marsjańskich.

Patrzenie na Księżyc jako porównanie nie było idealne, ponieważ Mars jest bardziej narażony na uderzenia meteorytów. Czerwona planeta to nie tylko ogromne ciało o większej sile grawitacji, ale znajduje się w pobliżu pasa asteroid.

Innym problemem jest to, że kratery księżycowe są często lepiej zachowane niż kratery marsjańskie, ponieważ… Nigdzie w Układzie Słonecznym Kratery na zdjęciach orbitalnych są często częściowo pokryte pyłem, co utrudnia ich identyfikację. Burze piaskowe mogą jeszcze bardziej skomplikować sytuację, pokrywając kratery większą ilością pyłu i gruzu (coś, co nie może się zdarzyć na Księżycu ze względu na brak wiatru).

Sonda InSight uruchomiła instrument SEIS po wylądowaniu Planitia Elizjum Oprócz wykrywania aktywności tektonicznej sejsmograf może określić szybkość uderzenia na podstawie danych sejsmicznych. Kiedy meteoryty uderzają w Marsa, wytwarzają fale sejsmiczne, zupełnie jak trzęsienia ziemi tektoniczne na Marsie, a fale te można wykryć za pomocą sejsmometrów, gdy przemieszczają się przez płaszcz i skorupę. Potężne trzęsienie ziemi zarejestrowane przez instrument SEIS zostało powiązane z kraterem o szerokości 150 metrów (492 stóp). SEIS wykrył później pięć kolejnych trzęsień ziemi na Marsie, a wszystkie były powiązane z sygnałem akustycznym (wykrytym przez inny czujnik InSight), który jest wyraźną oznaką spadającego meteorytu.

Znaczący wpływ

Było jeszcze coś godnego uwagi w przypadku sześciu trzęsień ziemi na Marsie wywołanych uderzeniami, które odkryto na podstawie danych sejsmicznych. Ze względu na prędkość meteoroidów (ponad 3000 metrów lub 9842 stóp na sekundę) zdarzenia te miały miejsce szybciej niż jakiekolwiek inne trzęsienie ziemi na Marsie, nawet szybciej niż trzęsienia ziemi o wysokiej częstotliwości (HF). W ten sposób zyskał własną klasyfikację: trzęsienia ziemi o bardzo wysokiej częstotliwości, w skrócie VF. Kiedy zespół InSight użył kamery kontekstowej Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) (CTX) do sfotografowania lokalizacji zdarzeń zarejestrowanych przez SEIS, na zdjęciach widoczne były nowe kratery.

Istnieją dodatkowe zdarzenia sejsmiczne, które nie zostały jeszcze zidentyfikowane w związku z kraterami. Uważa się, że są to małe kratery utworzone przez meteoroidy wielkości piłek do koszykówki, które niezwykle trudno dostrzec na zdjęciach orbitalnych wykonanych przez sondę Mars Reconnaissance Orbiter.

Naukowcy byli w stanie wykorzystać dane SEIS do oszacowania średnic kraterów na podstawie odległości od InSight (w zależności od tego, ile czasu zajęło falom sejsmicznym dotarcie do statku kosmicznego) oraz wielkości powiązanych trzęsień ziemi na Marsie VF. Udało im się także wywnioskować częstotliwość trzęsień ziemi rejestrowanych przez SEIS. Po zastosowaniu oszacowania częstotliwości na podstawie danych z całej powierzchni Marsa oszacowano, że każdego roku dochodzi do około 280 do 360 trzęsień ziemi VF.

„Dowody są mocne, że uderzeniom odpowiada wyjątkowa klasa trzęsień ziemi” – stwierdzili w tym samym badaniu. Zostań„Dlatego warto rozważyć konsekwencje przypisywania wszystkich widocznych zdarzeń uderzeniowych uderzeniom meteorytów”.

Odkrycie tych kraterów wpłynęło na szacunki liczby kraterów uderzeniowych na Marsie, ponieważ wielu z nich nie można było wcześniej zobaczyć z kosmosu. Co mogą nam powiedzieć kolizje VF? Częstotliwość uderzenia w planetę lub księżyc jest ważna dla określenia wieku powierzchni tego ciała. Korzystanie z kolizji pomogło nam ustalić, że powierzchnia Wenus jest stale uzupełniana przez aktywność wulkaniczną, podczas gdy większość powierzchni Marsa nie była pokryta lawą od miliardów lat.

Określenie szybkości, z jaką meteoryty uderzają w Ziemię, może również pomóc w ochronie statków kosmicznych, a być może pewnego dnia marsjańskich astronautów, przed potencjalnymi zagrożeniami. Badanie sugeruje, że są okresy, w których zderzenia są częstsze lub rzadsze, więc być może uda się przewidzieć, kiedy niebo będzie wolne od spadających skał kosmicznych, a kiedy nie. Tak naprawdę meteoryty nie stanowią wielkiego zagrożenia dla Ziemi, gdyż większość z nich spala się w atmosferze. Mars ma znacznie rzadszą atmosferę, przez co może przepłynąć przez nią więcej meteorytów, a ponadto nie ma osłony chroniącej go przed deszczem meteorytów.

Astronomia Naturalna, 2024. DOI: 10.1038/s41550-024-02301-z