Bilim adamları Mars'ın içine "baktı" ve orada buldukları şey buydu

Bilim adamları Mars'ın içine "baktı" ve orada buldukları şey buydu
Bilim adamları Mars'ın içine "baktı" ve orada buldukları şey buydu
Anonim

Bilim adamlarının Kızıl Gezegen hakkında öğrenecekleri daha çok şey var. Bu arada InSight ve Perseverance cihazları, Mars'ta tespit edilen her şey hakkında Dünya'ya eşi görülmemiş veriler gönderiyor. Bu sayede bilim adamları, Kızıl Gezegenin evrimini ve Dünya'dan farklılıklarını anlamanın anahtarını aldılar.

InSight ve Perseverance cihazları, Mars depremlerinden Kızıl Gezegenin iç katmanları hakkındaki bilgilere kadar her konuda Dünya'ya eşi görülmemiş veriler gönderir.

Dünya'daki insanlar covid-19 pandemisine karşı yoğun bir mücadele veriyor, rekor düzeyde ısı çekiyor ve sularının bitmemesini nasıl sağlayacaklarını bulmaya çalışıyorlarsa, Mars'taki uzay aracımız çok daha sessiz yaşıyor. (Ayrıca nefes almalarına gerek kalmamasına da yardımcı olur.) Mars yüzeyinde park halindeki Insight arazi aracı depremleri dinlerken, Perseverance gezici yaşam arayışı içinde yuvarlanır.

Bu hafta bilim adamları, cesur robotlardan toplanan bilgilere dayanan bir dizi bilimsel bulguyu açıkladılar. Bugün dünyanın dört bir yanından onlarca bilim insanı tarafından hazırlanan Science dergisinde üç makale yayınladılar. Onlarda, araştırmacılar, Kızıl Gezegenin derinliklerine bakmayı başardıkları "Insight" aparatının sismometresini kullanmanın akıllı yolları hakkında konuşuyorlar. Bu alet onları Mars kabuğu, mantosu ve çekirdeği hakkında eşi görülmemiş bilgilerle zenginleştirdi. Bilim adamları ilk kez başka bir gezegenin içini haritaladılar. Ve dün, ikinci bir grup bilim insanı, Azim gezicisinin araştırma çalışmasının ön sonuçlarını açıkladıkları bir basın toplantısı düzenlediler ve ayrıca Jezero kraterinin yüzeyini incelemek için atacağı sonraki adımlar hakkında konuştular. Bu krater bir zamanlar bir göldü ve eski mikrobiyal yaşamın evi olabilirdi.

Bilim adamlarının Kızıl Gezegen hakkında öğrenecekleri daha çok şey var. Sainz için üç yeni çalışma hakkında bir makale yazan Cambridge Üniversitesi sismolog Sanne Cottaar, “Dünya ile aynı yapı taşlarından inşa edilmiş, ancak ondan çok farklı” dedi. - Mars'ın evriminin birçok yönden farklı olduğuna dair birçok kanıt var. Ve şimdi, bilim adamları gezegenin katmanlarının iç görüntüsünü oluştururken, Mars'ın nasıl oluştuğunu ve nasıl ortaya çıktığını anlamanın yeni yollarına sahibiz."

İki gezegeni karşılaştırırken birçok ilginç soru ortaya çıkıyor. Örneğin, Mars ortadan kaybolmuş gibi görünürken neden Dünya'nın bir manyetik alanı var? Neden Dünya'da bu kadar çok volkan var ve bunlar çok dağınıkken, Mars'ta volkanlar daha büyük ve daha yoğun? (602 kilometre çapı ve yaklaşık 26 kilometre yüksekliği ile Olimpos Dağı güneş sistemindeki bilinen en büyük yanardağdır.) Mars'ın oluşumuna muhtemelen sayısız afet eşlik etti, ancak şimdi yüzeyinde her şey sakin. Ve Dünya'nın aksine, çok az volkanik aktivite var. (Ancak, Mayıs ayında, bilim adamları bu tür son aktivitenin kanıtlarını sundular.) Araştırmacılar, Mars'ın bu tür tuhaflıklarını ve benzer bir Dünya'nın özelliklerini ancak yüzeyin daha derinlerine bakarak daha iyi anlayabilecekler.

Ancak bu bilimsel literatürün çığına dalmadan önce, Mars'ın yapısı ve onu keşfeden "Insight" aygıtı hakkında kısa bir kursa gitmemiz gerekiyor. Dünya ile karşılaştırıldığında, Kızıl Gezegen jeolojik olarak oldukça sakindir. Gezegenimiz, alttaki manto üzerinde hareket eden devasa kara parçaları olan tektonik plakalara sahip olduğundan, yüzeyi kelimenin tam anlamıyla yanardağlar ve yıkıcı depremler gibi etkinliklerle patlar. Mars'ta tektonik plakalar yoktur, çünkü çekirdeği Kızıl Gezegenin varlığının en başında hızla oluştu ve soğudu. Bugün Mars, muhtemelen soğumakta olan bir gezegenin küçülmesinin neden olduğu küçük sarsıntılarla sallanıyor.

Insight arazi aracının görevi, Şubat 2019'dan beri yaptığı bir sismometre kullanarak bu tür marsquakeleri tespit etmektir. Bu cihaz, bilim insanlarına, özellikle Mars depremlerinin bir sonucu olarak ortaya çıkan P-dalgaları (sıkıştırma dalgaları) ve S-dalgaları (kesme dalgaları) olmak üzere iki fenomen için olağanüstü zengin çeşitlilikte sismik veriler sağlar. Köln Üniversitesi'nden sismolog Brigitte Knapmeyer-Endrun, "P-dalgaları, havadaki ses gibi boyuna sismik dalgalardır ve gezegenler arasında yayılan en hızlı dalgalardır" diyor. Mars kabuğunu modellemek. "Ayrıca ikincil dalgalarımız, S dalgalarımız veya kesme dalgalarımız var. Bu hareket daha çok gitar tellerinin titremesine benziyor."

En önemlisi, S dalgaları P dalgalarından daha yavaştır. Bu nedenle, bir Mars depremi meydana geldiğinde, Insight prob sismometresi onları biraz sonra kaydeder. Knapmeier-Endrun, "S dalgalarının ve P dalgalarının görünümü arasındaki fark, bize sismik aktivitenin yeri, istasyonumuzdan ne kadar uzakta olduğu hakkında bir fikir veriyor" diyor. Bu dalgalar ayrıca geçtikleri ve yansıdıkları ortama göre de farklılık gösterirler. P dalgaları katı kayalardan, sıvılardan ve gazlardan, S dalgaları ise yalnızca katı kayalardan geçer.

Bilim adamları, Insight sismometresine ulaşan dalgaları analiz ederek, Mars'ın iç bileşimi hakkında bir fikir edinebilirler. S dalgaları sıvı çekirdeğe nüfuz edemediğinden, tüm enerjileri tamamen çekirdek-manto sınırından yansır. Bilgisayarlar için ikili olarak düşünün. Son derece karmaşık programlama oluşturmak için yalnızca iki öğe, birler ve sıfırlar birleştirilebilir. Benzer şekilde, iki tür dalga birleşerek Mars'ın iç organlarının karmaşık bir resmini çizer. Knapmeier-Endrun, "Belirli bir katmanın kalınlığını belirlememizi sağlayan varış süresindeki farka da bakıyoruz" diyor.

Bu yöntemleri kullanarak, o ve meslektaşları kabuğun kalınlığını belirleyebildiler. Daha önce, bilim adamları gezegendeki yerçekimi ve topografik özelliklerdeki farklılıkları ölçmek için yörüngedeki uyduları kullanmak zorundaydılar. Bu şekilde kabuğun kalınlığını belirlemeye çalıştılar ve sonunda ortalama 110 kilometre olduğu sonucuna vardılar. Knapmeier, "Artık içeriden ölçümler alındığında bunun açık bir abartı olduğunu söyleyebiliriz" diyor. -Endrun. Bilim adamları artık ortalama kabuk kalınlığının en fazla 72 kilometre olduğuna inanıyor.

Araştırmacılar bu kabuğun iki veya üç katmandan oluştuğuna inanıyor. Insight ölçümlerine göre beklenmedik bir şekilde hafif olduğu ortaya çıkan 10 kilometre kalınlığında en üst katman var. Bunun nedeni muhtemelen meteorların etkisinden arta kalan ezilmiş kayalardan oluşmasıdır. Aşağıdaki katman yaklaşık 20 kilometre derinliğe kadar batar. "Ne yazık ki, sırada ne olduğundan emin değiliz, sadece manto ve hatta kabuğun üçüncü tabakası. Knapmeier-Endrun, bu puanda bazı belirsizlikler var ve henüz çözemedik, diyor. "Kabuğun daha önce düşünüldüğü kadar kalın olmadığını ve yoğunluğunun daha az olduğunu güvenle söyleyebiliriz."

Zürih İsviçre Yüksek Teknik Okulu'ndan gezegen sismologu Simon Stähler, Mars'ın en sıcak iç kısmı olan çekirdeğinin araştırılmasına öncülük etti. Stehler'in ekibinin gezegenin orta kısmının içine bakmanın bir yolu olmamasına rağmen, araştırmacılar, çekirdek ile manto arasındaki sınırdan yansıyan S dalgalarını analiz ederek bazı bilgiler elde edebildiler. Sıvı Mars çekirdeğine nüfuz edemeyen bu titreşimler yüzeye geri döner ve orada Insight alıcıları tarafından yakalanır. Stehler, Mars depreminden çekirdeğin sinyali yakalamasına kadar geçen süreye atıfta bulunarak, “Bolca bir 10 dakika sürüyor” diyor. Ekibi bu zaman aralığını ölçerek dalga penetrasyonunun derinliğini belirledi ve buna dayanarak çekirdeğin derinliğini ölçtü. Yüzeyden yaklaşık 1.550 kilometre başladığı ortaya çıktı.

Bilim adamları, çekirdek yoğunluğunun şaşırtıcı derecede düşük olduğunu, santimetre küp başına sadece 6 gram olduğunu bulmuşlardır. Bu, yüksek demirli bir Mars merkezinden beklediklerinden çok daha az. Stehler, “Çekirdeğin neden bu kadar hafif olduğu bizim için hala biraz muamma” diyor. Hangileri olduğu belli olmasa da kesinlikle daha hafif unsurlar olmalı. O ve ekibi zamanla Mars depremi sonucu oluşan P dalgalarını gezegenin karşı tarafında, Insight'ın bulunduğu yerin tam karşısında kaydetmeyi umuyor. Bu dalgalar, çekirdek ve manto arasındaki sınırı delebildiğinden, alıcıya Mars çekirdeğinin bileşimi hakkında bilgi verecektir. Ancak bunun işe yaraması için Stehler, "Mars bizimle yarı yolda buluşmalı ve gezegenin diğer tarafında böyle bir deprem yapmalı" diye açıklıyor.

Stehler ekibi bilimsel çalışmalarında çekirdeğin yarıçapının 1830 kilometre olduğunu bildiriyor. İsviçre Zürih Yüksek Teknik Okulu'ndan bir jeofizikçi olan Amir Khan liderliğindeki bir başka ekip, bu boyutun o kadar büyük olduğunu ve Dünya'nın içinde olduğu gibi manto için çok az yer olduğunu buldu. Çekirdeği çevreleyen bu katman, ısı yakalama görevini yerine getirir. Dünyanın mantosu iki bölüme ayrılmıştır ve aralarında geçiş bölgesi adı verilen bir bölge vardır. Üst ve alt katmanlar farklı minerallerden oluşur. Mars mantosunun tanımı üzerine çalışmanın baş yazarı olan Khan, “Mars mantosu - bunu biraz saygısızca söyleyeceğim - mineralojik bileşimine bakılırsa Dünya mantosunun basitleştirilmiş bir versiyonudur” diyor.

Çekirdek yarıçapının önceki tahminleri, jeokimyasal ve jeofizik veriler kullanılarak yapıldı ve alt manto tabakasının olmadığını gösterdi. Ancak bunu doğrulamak için bilim adamlarının Insight sismolojik verilerine ihtiyacı vardı. Kızıl Gezegenin evrimini, özellikle de atmosferi ve olası yaşamı sert güneş rüzgarlarından koruyacak manyetik alanını neden kaybettiğini anlamanın anahtarı oldular. Manyetik alanın ortaya çıkması için çekirdeğin dış ve iç kısımları arasında bir sıcaklık farkı gereklidir. Çekirdek sıvıyı karıştıran ve bir manyetik alan oluşumunu destekleyen dolaşım akımları oluşturacak kadar büyük olmalıdır. Ancak Mars'ın çekirdeği o kadar hızlı soğudu ki, bu konveksiyon akımları öldü.

Khan'ın analizi ayrıca Mars'ın sert ve soğuk manto olarak adlandırılan kalın bir litosfere sahip olduğunu gösteriyor. Bu, Kızıl Gezegenin neden Dünya üzerinde güçlü volkanik aktiviteye neden olan tektonik plakalara sahip olmadığı sorusuna bir cevap sağlayabilir. Khan, "Eğer çok kalın bir litosfer varsa, onu Dünya'da bir tür tektonik plaka oluşturmak için parçalamak son derece zordur" diye açıklıyor. "Mars'ta erkenden bulunmuş olabilirler, ancak şimdi kesinlikle kapandılar."

Insight, Mars'ın iç titreşimlerini "dinlerken", tozlu yüzeyinde yuvarlanan Azim, kayalarda eski yaşam belirtileri arar, yüzey katmanı örneklerinin toplandığı yerleri belirler ve Jezero'nun jeolojik tarihini inceler. NASA'nın baş bilim yetkilisi yardımcısı Thomas Zurbuchen Çarşamba günü düzenlediği basın toplantısında, keşif aracının Kızıl Gezegendeki erken başarıları hakkında "Keşif koşmak değil, bu bir maraton" dedi. "Azim, önümüzdeki yıllarda robot ve insan çabalarını birleştirecek olan Mars'ı keşfetmek için uzun ve dikkatlice planlanmış bir yolculukta sadece bir adımdır."

Bilim insanları düzenlediği basın toplantısında Perseverance'ın seyahatleri sırasında neler yaptığından bahsetti. NASA'nın Jet Propulsion Laboratuvarı'ndan orada bir sistem mühendisi olan Vivian Sun, “Zorluk, tam olarak hangi yöne gitmek istediğimizi ve her şeyi programımıza nasıl sığdıracağımızı bulmaktır” dedi. Ona göre, bilim adamları ilk kaya örneklerini toplamak için iniş alanının yaklaşık bir kilometre güneyine Azim göndermeye karar verdiler. Toplanan örnekler gezicinin gövdesinde saklanacak ve daha sonra bir dönüş uçuşunda Dünya'ya daha sonra transfer edilmek üzere onları gezegenin yüzeyine bırakacak.

Perseverance, Mars atmosferinden oksijen üretme olasılığını test etmek için MOXIE adlı bir teknoloji göstericisi de dahil olmak üzere bir dizi yeni cihaza sahip iki metrelik bir robotik kolla donatılmıştır. Az miktarda atmosferik karbondioksiti oksijene dönüştürme yeteneğini zaten kanıtlamıştır. Ayrıca mevcut iklimi değerlendirmek için sensörler ve gezicinin etrafındakileri yakalamak için yüksek çözünürlüklü kameralar var. Caltech jeokimyacısı Ken Farley, “Sadece toz şeytanları tarafından işkence görüyoruz” dedi. Bunlar gerçekten şeytani rüzgarlar, söylediği gibi dünyevi olanlara çok benziyor.

Fotoğraflardaki bazı kayalar sertleşmiş göl siltini andırıyor. Bu, fosilleşmiş biyolojik işaretler biçiminde geçmiş yaşamın izlerini aramanın orada olması gerektiğini gösterir. Bilim adamları ayrıca kraterdeki kayaların tortul veya volkanik kökenli olup olmadığını anlamak istiyorlar. Bu volkanik emisyonların kalıntılarıysa, radyometri kullanarak yaşlarını belirleyebilirsiniz. Bu, Perseverance tarafından toplanan malzemelerin jeolojik tarihinin daha iyi anlaşılmasını sağlayacaktır. Farley, bugüne kadarki en şaşırtıcı bulgunun ani sel işaretleri ve su seviyelerindeki değişiklikler olduğunu söylüyor. Bu, kraterin birkaç kurutma ve sıvı halde suyla doldurma aşamasından geçtiğini gösterir.

Yapay zekaya dayalı yeni bir yazılımla donanmış olan Perseverance, aynı zamanda gezegenin yüzeyinde bağımsız hareket etme rekoru kırdı ve bunu otonom hareketin ikinci gününde yaptı. Jet Propulsion Laboratory robotik mühendisi Olivier Toupet, “Bugün otonom tahrik, neredeyse insan güdümlü hareket kadar hızlı” dedi. Bir insan, bir geziciyi günde yaklaşık 30 metre hareket ettirerek uzaktan kontrol edebilir. Dikkatle kalibre edilmiş manevralar yapar, engellerden kaçınır ve yapay zeka, cihazın hızını artırmanıza izin verir. Yazılım, aracın üzerinde seyahat ettiği yüzeyin üç boyutlu bir haritasını oluşturarak, rotasını gerçek zamanlı olarak optimize etmesine ve güncellemesine olanak tanır. Toupe'ye göre, Mars'ta otonom olarak seyahat edilen maksimum mesafe yaklaşık 107 metredir. Bilim adamları, Perseverance'ın önümüzdeki birkaç hafta içinde bu rakamı dört katına çıkarmasını bekliyor.

Azim güney kanadını tamamladıktan sonra kuzeybatıya, bir zamanlar sularını Jezero kraterine taşıyan antik nehrin deltasına yönelecek. Daha sonra, yerel Mars kayalarının kimyasal ve mineralojik bileşiminin yanı sıra şekil ve dokularını belirlemek için gemideki aletleri tam olarak kullanmaya başlayacak. Bu bilgi, bilim adamlarının bu havzanın eski su yolu hakkında daha fazla bilgi edinmelerine yardımcı olacaktır.

Ve birkaç bin kilometre ötede bulunan "Insight", yer altı sarsıntılarını kaydetmeye ve bilim adamlarının sismoloji kullanarak tanımlayabildikleri bu kayalık gezegenin iç yapısını ortaya çıkarmaya devam edecek. Kottar, “Bu, insanlık için çok genç bir araştırma alanı” diyor. "Yıldızlara ayaklarımızın dibinden çok daha uzun süre bakarız."

Önerilen: