Weihnachten kam einen Tag früher für einen einsamen Geologen, der auf dem Roten Planeten stationiert war.
NASAs Einblick Mission gelandet Mars im November 2018, um in das Innere des Planeten zu blicken und seine Schichten und Bruchlinien zu kartieren. Und am 24. Dezember 2021 machte der Lander eine bemerkenswerte Entdeckung und fing seismische Wellen eines beträchtlichen Meteoriteneinschlags ein. Aus dem Orbit aufgenommene Fotos machten das Signal noch faszinierender, da die Wissenschaftler die seismische Erkennung mit dem Anblick eines großen, frischen Kraters in Verbindung brachten.
„Es war sofort klar, dass dies der größte neue Krater ist, den wir je gesehen haben“, sagte Ingrid Daubar, InSight Impact Science Lead und Planetenwissenschaftlerin an der Brown University, während einer Pressekonferenz am Donnerstag (27. Oktober).
„Wir dachten, ein Krater dieser Größe könnte sich alle paar Jahrzehnte irgendwo auf dem Planeten bilden, vielleicht einmal pro Generation“, sagte Daubar. „Es war also sehr aufregend, dieses Ereignis miterleben zu können, und das Glück zu haben, dass es geschah, während InSight seismische Daten aufzeichnete – das war ein echtes wissenschaftliches Geschenk.“
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Im September gaben InSight-Wissenschaftler bekannt vier Nachweise von Meteoriteneinschlägendie jeweils auch an einen frischen Krater gebunden sind und 2020 und früher im Jahr 2021 hergestellt wurden.
Aber das waren kleine Einschläge: Keiner erzeugte seismische Signale, die stärker als ein Beben der Stärke 2 waren. Die Mitglieder des InSight-Teams hielten es für unwahrscheinlich, dass sie Signale von stärkeren Schlägen sehen würden, daher waren die Daten des Heiligabends des Landers ein Blitz aus heiterem Himmel. Diese Beobachtungen deuteten auf einen Einschlag mit einer Magnitude von 4 hin und erzeugten einen mehr als 130 Meter breiten Krater. (InSight beobachtete auch im September 2021 eine ähnliche Auswirkung, die das Missionsteam in den wissenschaftlichen Arbeiten beschrieb, in denen diese Ergebnisse bekannt gegeben wurden.)
Aber selbst während InSight-Wissenschaftler sich damit befassten, was die Auswirkungen des Weihnachtsabends bedeuten könnten, arbeiteten Wissenschaftler mit denen der NASA zusammen Mars Reconnaissance Orbiter (MRO)das den Roten Planeten seit 2006 untersucht, machte eine andere Entdeckung, als sie einen frischen, großen Einschlagskrater entdeckten.
„Als wir dieses Bild zum ersten Mal sahen, waren wir sehr aufgeregt“, sagte Liliya Posiolova, Orbital Science Operations Lead für MRO bei Malin Space Science Systems in Kalifornien, während des Briefings am Donnerstag. „So etwas haben wir noch nie zuvor gesehen.“
Posiolova und ihre Kollegen entdeckten den frischen Krater zuerst in Daten, die von MROs Context Camera gesammelt wurden. Der Krater und die Trümmerstrahlen, die die Einschlagstelle umkreisten, füllten einen ganzen Rahmen mit einer Breite von 30 Kilometern aus. „Wir mussten zwei weitere Bilder an den Seiten machen, um den gesamten Störungsbereich zu erfassen.“
Daubar sagte, dass der Krater selbst etwa 150 m lang ist, was sie mit zwei Häuserblöcken verglich und feststellte, dass es zehnmal so groß war wie ein typischer neuer Krater auf dem Mars. Posiolova sagte, dass frische Einschlagskrater in den MRO-Daten normalerweise wie bloße Flecken aussehen.
Von der Größe des Kraters ausgehend schätzten die Wissenschaftler, dass die Asteroid der in den Roten Planeten einschlug, war zwischen 16 Fuß (5 m) und 40 Fuß (12 m) breit, bevor er sein Schicksal traf. Hätte es die Erde getroffen, wäre wahrscheinlich ein Stein dieser Größe eingebrannt Erdatmosphäreaber die dünne Atmosphäre des Mars trägt nicht viel zum Schutz der Oberfläche bei.
Dank der Größe des Meteors grub sich der Einschlag tief genug in die Marsoberfläche ein, um felsbrockengroße Felsbrocken und Wassereis aufzuwirbeln. „Am aufregendsten war, dass wir in den hochauflösenden Bildern deutlich gesehen haben, dass eine ganze Menge Wassereis durch diesen Einschlag freigelegt wurde“, sagte Daubar. „Das war überraschend, denn dies ist der wärmste Punkt auf dem Mars, der dem Äquator am nächsten liegt, an dem wir je Wassereis gesehen haben.“
Sie bemerkte, dass das Eis wahrscheinlich nicht bedeutet, dass der Impaktor ein Meteoroid war, da der Einschlag wahrscheinlich den größten Teil des Meteoriten selbst zerstört hätte Komet. Stattdessen ist das Team zuversichtlich, dass sich das Eis unter der Marsoberfläche geschützt hat. Jetzt, da das Eis an der Oberfläche freigelegt ist, sehen Wissenschaftler Orbitalbilder, die darauf hindeuten, dass es verschwindet und in die Atmosphäre verdampft.
Blicke in die Kruste
Der unerwartete Eisfund ist nicht die einzige Information, die der Aufprall den Wissenschaftlern dank der seismischen Daten von InSight liefert.
Zu diesen Daten gehören die ersten Beobachtungen von Oberflächenwellen, die die InSight-Mission geteilt hat. Wenn ein Marsbeben auftritt, kommen die lautesten Signale von den sogenannten P-Wellen und S-Wellen. Beide Arten von seismischen Wellen vermitteln Informationen über das Innere des Planeten, da sie auf verschiedene Gesteinsschichten reagieren.
Aber Oberflächenwellen geben Wissenschaftlern die Möglichkeit, die Kruste des Roten Planeten in großem Maßstab zu untersuchen. „Das Schöne an Oberflächenwellen ist, dass sie Ihnen nicht nur über die Kruste erzählen, wo sich die Landefähre befindet, sondern sie betrachten die Kruste, während sie sich über einen Planeten bewegen“, erklärt Bruce Banerdt, InSight-Hauptforscher am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Kalifornien, sagte während der Pressekonferenz. „Der gesamte Weg zwischen dem Ereignis – in diesem Fall dem Aufprall – und InSight wird also von den Oberflächenwellen abgetastet, wenn sie sich über den Planeten bewegen.“
Der Krater des Heiligabend-Einschlags befindet sich etwa 3.500 km (2.200 Meilen) von der Landefähre entfernt, sodass seine Oberflächenwellen Wissenschaftler in einen langen Krustenstreifen blicken lassen. (Der Aufprall im September war weiter entfernt, fast 4.700 Meilen oder 7.500 km von InSight entfernt.)
„Von Anfang unserer Planung an dachten wir, wir würden Oberflächenwellen verwenden, um Beben zu lokalisieren, die Oberflächenwellen verwenden, um die Struktur der Kruste zu untersuchen“, sagte Banerdt. „Aber in den ersten drei Jahren der Mission haben wir sah keine Oberflächenwellen.” Jetzt hat InSight diese Wellen dank der beiden großen Einschläge endlich eingefangen.
Während die großen Auswirkungen besonders auffällige Ereignisse sind, lernen die InSight-Wissenschaftler auch von viel weniger dramatischen Signalen. Das finden auch separate Forschungsergebnisse, die heute auf der Grundlage von Daten von InSight veröffentlicht wurden Vielleicht verbirgt der Mars doch noch etwas geschmolzenes Magmatrotz der Überzeugung vieler Wissenschaftler, dass der Planet geologisch tot ist.
Diese Studie identifizierte InSight-Erkennungen von mehr als 20 Marsbeben in einer Region namens Cerberus Fossae, wo ein Netzwerk von Brüchen die Landschaft dominiert. Die Forscher glauben, dass diese Beben die Signatur von geschmolzenem Gestein direkt unter der Kruste sind.
„Es ist möglich, dass das, was wir sehen, die letzten Überreste dieser einst aktiven Vulkanregion sind oder dass sich das Magma gerade nach Osten zum nächsten Ausbruchsort bewegt“, sagt Simon Staehler, Hauptautor der neuen Forschung und Seismologe bei ETH Zürich in der Schweiz, sagte in a Aussage.
Die Wirkungsergebnisse sind in beschrieben zwei Papiere veröffentlicht am Donnerstag in der Zeitschrift Science; die Magmaforschung ist in a beschrieben Papier veröffentlicht am Donnerstag in der Zeitschrift Nature Astronomy.
Die neuen Ergebnisse könnten die letzten sein, die von InSight vor einer düstereren Ankündigung der Mission veröffentlicht wurden. Der Lander hat aufgrund von Staubablagerungen auf seinen Solarmodulen und a sturmverdunkelter Himmelund das Seismometer beobachtet derzeit nur alle vier Marstage für acht Stunden.
Das InSight-Personal rechnet seit Monaten mit dem Ende der Mission.
„Das ist ein trauriger Anblick, aber InSight hat in den letzten vier Jahren wunderbar funktioniert“, sagte Banerdt. „Selbst jetzt, wo wir uns zurückziehen, erhalten wir immer noch diese erstaunlichen neuen Ergebnisse.“ Der Lander fing im Mai sein bisher größtes Marsbeben ein; Banerdt sagte, dass die Teammitglieder derzeit davon ausgehen, dass die Mission in vier bis acht Wochen beendet sein wird.
„Was für ein großartiges wissenschaftliches Endergebnis“, sagte Lori Glaze, Direktorin der NASA-Abteilung für Planetenwissenschaften, über den Einschlag am Weihnachtsabend während der Pressekonferenz. “Ich meine, buchstäblich mit einem Knall auszugehen.”
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