10 Minute
Progres seismic: dovezi pentru un miez interior solid pe Marte
Cercetători care au analizat date seismice de la landerul InSight al NASA raportează acum dovezi că Marte conține un miez interior solid înconjurat de un miez exterior lichid — o structură internă mai asemănătoare cu cea a Pământului decât s‑a confirmat anterior. Studiul, publicat în Nature de Huixing Bi de la University of Science and Technology of China (Hefei) și colaboratori, a folosit selecții de semnal rafinate și metode noi de procesare a datelor pentru a extrage o semnătură seismică slabă, compatibilă cu un miez interior cu raza de aproximativ 610 km. Aceste descoperiri avansează înțelegerea evoluției termice a lui Marte, a câmpului său magnetic timpuriu și a proceselor care au modelat atmosfera și suprafața planetei.
Constatările vor ajuta oamenii de știință să înțeleagă mai bine evoluția lui Marte ca planetă.
Context științific: nuclee, dinamouri și protecția planetară
De ce contează miezul
Miezul unei planete controlează transportul de căldură, convecția internă și — prin mecanismul dinamoului — existența unui câmp magnetic global. Pe Pământ, fierul solid dintr-un miez interior central este înconjurat de un miez exterior lichid în convecție. Acea convecție, alimentată de căldură și de schimbările compoziționale pe măsură ce miezul interior crește, generează un câmp magnetic care deviază particulele încărcate de la Soare și ajută la prevenirea pierderilor atmosferice rapide.
Indiciile din rocile magnetizate de pe Marte sugerează că planeta a avut odată un câmp magnetic global. Magnetizarea crustală antică, rețele extinse de văi și albiile de lac uscate indică faptul că, cu miliarde de ani în urmă, Marte avea o atmosferă mai densă și apă lichidă la suprafață. Lipsa actuală a unui scut magnetic este larg ipotetizată ca motiv pentru pierderea progresivă a atmosferei în spațiu, transformând Marte într-un desert rece cu atmosferă subțire, așa cum îl observăm azi.
Contribuția InSight și secvența descoperirilor
Landerul InSight al NASA, care a aterizat pe Marte în noiembrie 2018, a fost echipat cu un seismometru foarte sensibil, proiectat să înregistreze cutremure marciene și alte mișcări ale solului. Primele rezultate InSight au demonstrat pentru prima dată că undele seismice au traversat interiorul profund al lui Marte și au furnizat detectarea inițială și constrângerile privind dimensiunea unui miez lichid. În 2021, Simon Stähler și colegii săi au analizat comportamentul undelor seismice și au modelat un miez lichid care părea mai mare și mai puțin dens decât se aștepta anterior — un miez cu o rază de aproximativ 1.800 km, compatibil cu o fracțiune ridicată de elemente ușoare (cum ar fi sulf, carbon și hidrogen) care scad densitatea și temperatura de topire a miezului.
.avif)
Misiunea InSight a aterizat pe Marte în 2018.
Modelul din 2021 al lui Stähler nu a exclus posibilitatea unui miez interior solid; datasetul disponibil la acea vreme nu avea însă puterea semnalului necesară pentru a identifica o limită clară între lichid și solid în centrul lui Marte. Reanalizele ulterioare și rafinările, inclusiv o revizuire din 2023 realizată de echipa lui Henri Samuel, au ajustat estimările pentru dimensiunea și densitatea miezului și au ajutat la reconcilierea diferitelor linii de dovezi din geologie, geodezie și seismologie.
Metode și noua detectare
Huixing Bi și colegii s-au concentrat pe tipuri particulare de evenimente seismice care apar la distanțe față de InSight favorabile detectării undelor care refractă sau reflectă la o limită a miezului interior. Prin selectarea unui subset de evenimente de calitate superioară și aplicarea tehnicilor avansate de reducere a zgomotului și de stivuire, autorii au crescut raportul semnal-zgomot pentru faze slabe compatibile cu undele seismice care trec printr-un miez interior solid. Analiza lor oferă un model cel mai bine adaptat cu un miez interior solid având o rază de aproximativ 610 km, încapsulat într-un miez exterior lichid.
Implicatii compoziționale cheie apar din combinarea constrângerilor de dimensiune și densitate. Estimările anterioare ale unui miez lichid cu densitate foarte scăzută sugerau o fracțiune semnificativă de elemente ușoare. Existența unui miez interior solid implică faptul că se produce cristalizare pe măsură ce Marte se răcește, iar echilibrul dintre temperatură, presiune și compoziție controlează modul și momentul în care începe solidificarea. Rezultatul nou, prin urmare, restrânge istoria termică a miezului și intervalul de concentrații plauzibile de elemente ușoare.
Modele concurente și progres științific
Tensiunea aparentă între interpretarea unui miez complet lichid și detectarea unui mic miez interior solid ilustrează progresul științific normal: studiile succesive rafinează modelele pe măsură ce devin disponibile mai multe date și metode îmbunătățite. Detectarea inițială a lui Stähler a stabilit că, per ansamblu, miezul lui Marte este dominat de fază lichidă; lucrarea lui Bi sugerează acum că o fază solidă există în chiar centrul planetei. Aceste rezultate nu sunt incompatibile, ci reflectă sensibilitatea tot mai mare a analizelor seismice și importanța selecției evenimentelor, geometriei distanței și tratării zgomotului în extragerea semnalelor subtile.
Cercetătorii vor continua să reanalizeze setul de date InSight și să integreze constrângeri geologice, geodezice și electromagnetice pentru a testa dacă un miez interior de 610 km se potrivește tuturor observațiilor disponibile, inclusiv dimensiunea miezului, densitatea medie și anomaliile magnetice crustale. Suportul independent ar putea veni din misiuni viitoare care vor transporta seismometre, magnetometre sau instrumente geofizice în alte locații de pe Marte.
Implicații pentru câmpul magnetic, atmosferă și habitabilitate
Un Marte cu un miez interior solid crește plauzibilitatea că acesta a generat odată un dinamou al miezului, similar în principiu cu cel al Pământului. Pe Pământ, cristalizarea miezului interior eliberează căldură latentă și elemente ușoare, ambele putând susține mișcări convective în miezul exterior lichid și pot menține dinamoul pe timp geologic. Dacă Marte a urmat o secvență comparabilă de creștere a miezului interior și convecție în miezul exterior, un câmp magnetic planetar ar fi putut exista pentru o perioadă suficientă pentru a proteja o atmosferă mai densă și apa la suprafață în stadiile timpurii ale istoriei planetei.
Totuși, prezența unui miez interior astăzi nu înseamnă automat că dinamoul timpuriu a persistat atât de mult ca pe Pământ. Marte este mai mic decât Pământul, s‑a răcit mai repede, iar inventarul său de elemente producătoare de căldură și compoziția miezului probabil diferă. Momentul, intensitatea și durata oricărui dinamou marțian depind de aceste variabile. Stabilirea când a încetat dinamoul este esențială pentru legarea evoluției interioare de cronologia pierderii atmosferice măsurate de misiuni precum MAVEN și de studiile ciclului apei realizate de ExoMars Trace Gas Orbiter al ESA.
Tehnologii conexe și perspective viitoare
Progresele în procesarea datelor seismice, în sensibilitatea instrumentelor și în designul misiunilor sunt centrale pentru aceste descoperiri. Tehnicile folosite pentru a extrage un semnal slab al miezului interior din zgomotul InSight includ selecția atentă a evenimentelor, stivuirea formei de undă și metode statistice pentru izolarea fazelor seismice așteptate. Viitoare landere echipate cu seismometre broadband desfășurate în mai multe puncte ar îmbunătăți considerabil modelarea globală a mantalei și miezului lui Marte. Abordări complementare — măsurători îmbunătățite ale gravitației și rotației, sondaje electromagnetice și experimente de laborator pentru a determina proprietățile aliajelor de fier la presiunile din miezul marțian — vor rafina modelele compoziționale și termice.
Mai mult, misiunile propuse și planificate care returnează mostre, cartografiază magnetismul crustal în detaliu sau implementează rețele geofizice de durată lungă ar ajuta la închiderea lacunelor rămase. Împreună, aceste tehnologii și misiuni vor restrânge mai bine momentul opririi dinamoului marțian, mecanismele pierderii atmosferice și clima timpurie și habitabilitatea planetei.
Opinia expertului
Dr. Elena Morales, geofizician planetar (ficțional), comentează: "Această nouă detectare a miezului interior este un pas major. Arată cât de mult putem extinde analiza seturilor seismice prin selecție atentă și procesare modernă a semnalului. Dacă există un miez interior, el oferă un mecanism concret pentru modul în care Marte ar fi putut alimenta un dinamou timpuriu. Provocarea acum este integrarea seismologiei cu geochimia și studiile atmosferice pentru a construi o cronologie coerentă privind momentul în care protecția magnetică a dispărut și viteza cu care atmosfera s‑a erodat."
Evaluarea ei reflectă o vedere comună în știința planetară: seturile de date individuale rar oferă răspunsuri definitive, dar ele pot restrânge decisiv gama de modele plauzibile și pot motiva observații ulterioare bine țintite.
Concluzie
Analizele seismice din misiunea InSight, rafinate și reanalizate cu metode noi, indică acum un Marte cu un miez stratificat, asemănător celui terestru: un miez interior solid de aproximativ 610 km în rază, înconjurat de un miez exterior lichid. Această structură crește plauzibilitatea că Marte a generat odată un dinamou al miezului, care la rândul său ar fi susținut un scut magnetic și ar fi ajutat la păstrarea unei atmosfere timpurii mai dense și mai calde, capabile să găzduiască apă lichidă. Rezultatul evidențiază valoarea observațiilor seismice susținute și de înaltă calitate și necesitatea reexaminării continue a datelor misiunii pe măsură ce tehnicile de analiză se îmbunătățesc. Măsurătorile geofizice viitoare și studiile coordonate în domeniile seismologiei, magnetismului, geochimiei și științei atmosferei vor fi esențiale pentru a reconstrui complet evoluția internă a lui Marte, vechiul său câmp magnetic și procesele planetare care i‑au modelat habitabilitatea.
Sursa: scitechdaily
Lasă un Comentariu