كشفت طبيعة قلب المريخ عن طريق الموجات الزلزالية التي تمر عبره
من نوفمبر 2018 إلى ديسمبر 2022 ، استكشفت مهمة InSight التابعة لناسا الهيكل الداخلي للمريخ. أتاح تحليل الموجات الزلزالية التي سجلها المسبار تحديد سمك وتكوين الطبقات الداخلية المختلفة ، فضلاً عن الحالة الحرارية للكوكب. لأول مرة ، حدد العلماء الموجات الزلزالية التي تنتشر عبر النواة: هذه البيانات لا تجعل من الممكن فقط وصف قلب الكوكب ، ولكن أيضًا لفهم عملية تكوين الكواكب التلييرية بشكل أفضل.
هبطت مهمة InSight ( الاستكشاف الداخلي باستخدام التحقيقات الزلزالية والجيوديسيا والنقل الحراري ) في منطقة Elysium Planitia في 26 نوفمبر 2018. لتنفيذ مهمتها ، تم تجهيز المسبار بمقياس الزلازل واسع النطاق جدًا (SEIS) ومستشعر تدفق الحرارة (HP3). أتاحت البيانات التي تم جمعها على مدى أربع سنوات وصف قشرة المريخ والعباءة. اقترحت قوى المد والجزر التي يمارسها فوبوس - أحد قمرين صغيرين للمريخ - أن قلب المريخ سائل في الغالب ، إن لم يكن بالكامل.
تمثيل فني للجزء الداخلي من المريخ ومسارات الموجات الزلزالية. | ناسا / مختبر الدفع النفاث / نيكولاس شمير
تم تقدير الخصائص المرنة وتكوين اللب عبر نماذج نظرية ، لكن لم يتم تأكيدها. تمكن فريق بحث دولي ، ضم علماء زلازل من جامعة ميريلاند (UMD) ، من استخدام البيانات الزلزالية من المريخ لأول مرة لتحديد خصائص اللب مباشرة: يتكون الأخير من سبيكة حديدية سائلة تمامًا ، مع ارتفاع نسب الكبريت والأكسجين. تسلط هذه النتائج الضوء أيضًا على سبب اختلاف المريخ عن الأرض.
قلب سائل ، وغني بشكل خاص بالعناصر الخفيفة
في عام 1906 ، اكتشف العلماء نواة الأرض لأول مرة من خلال ملاحظة كيفية تأثر الموجات الزلزالية الناتجة عن الزلازل أثناء انتقالها عبرها. قال فيدران ليكيتش ، أستاذ الجيولوجيا المشارك في UMD والمؤلف المشارك للدراسة التي أبلغت عن الاكتشاف ، " بعد أكثر من مائة عام ، نحن نطبق معرفتنا بالموجات الزلزالية على المريخ" . على الرغم من انتهاء مهمة InSight قبل بضعة أشهر ، يواصل العلماء فحص البيانات التي تم جمعها بعناية.
حتى الآن ، تم تحديد حدثين زلزاليين فقط - المعينين S0976a و S1000a - على أنهما يقعان في نصف الكرة الأرضية للمريخ مقابل مركبة الإنزال InSight. تم تحديد موقع هذه الأحداث باستخدام مراحل تم تحديدها على أنها موجات PP و SS ، والتي تنحدر إلى عمق 1200 كيلومتر تقريبًا في عباءة المريخ وتنعكس على سطح المريخ في منتصف مسارها ، كما أوضح الباحثون في مقالتهم.
موقع الحدثين ، S0976a (الدائرة الحمراء) و S1000a (النجمة الزرقاء) ، ومقياس الزلازل InSight (المثلث البرتقالي). توضح الخطوط المنقطة مسار موجات SKS في الوشاح ، وتصف الخطوط الصلبة جزء المسار في القلب. يتم تمثيل مسارات المراحل الزلزالية SKS و PP بنفس ألوان الأحداث. يمر SKS من خلال القلب ؛ يبقى PP في الغلاف.
J. Irving et al.من خلال مقارنة وقت انتقال الموجات التي تمر عبر اللب (يُشار إليها بـ SKS) بوقت الموجات المتبقية في الوشاح (موجات PP و SS) ، والجمع بين هذه المعلومات مع القياسات الزلزالية والجيوفيزيائية الأخرى ، تمكن الفريق من تقدير الكثافة و انضغاطية المواد التي يتم عبورها. تشير النتائج إلى أن المريخ يحتوي على الأرجح على نواة سائلة تمامًا - على عكس الأرض ، التي تجمع بين لب خارجي سائل ونواة داخلية صلبة (تسمى أيضًا "بذرة"). يتراوح نصف قطرها بين 1780 و 1810 كيلومترات.
تمكن الباحثون أيضًا من معرفة المزيد عن التركيب الكيميائي للنواة: " تتوافق نتائجنا مع اللب الغني بالكبريت ، مع أجزاء أصغر من الأكسجين والكربون والهيدروجين " ، كما لاحظوا ، مضيفًا أن 20 إلى 22 ستتكون النسبة المئوية من وزن القلب من هذه العناصر الخفيفة. يشكل هذا فرقًا رئيسيًا آخر مع الأرض ، التي يتكون قلبها أساسًا من الحديد والنيكل ، وتحتوي على نسبة أقل بكثير من العناصر الخفيفة.
الاختلافات الجيوفيزيائية تفسر غياب الحياة
لذلك يبدو قلب المريخ أقل كثافة وأكثر انضغاطًا من نواة الأرض ، مما يشير إلى ظروف تكوين مختلفة لهذين الكوكبين. أبلغ الباحثون عن كثافة تتراوح من 6.2 إلى 6.3 جم / سم 3 (مقابل 10 جم / سم 3 لللب الخارجي و 13 جم / سم 3 لللب الداخلي للأرض). قد يفسر هذا الاختلاف جزئيًا سبب ظهور الحياة على الأرض وليس على المريخ. " النتيجة النهائية لعمليات التكوين والتطور يمكن أن تكون خلق أو عدم وجود ظروف مواتية للحياة " ، يؤكد نيكولاس شمير ، أستاذ الجيولوجيا المشارك في UMD والمؤلف المشارك للمقال.
رسم تخطيطي يوضح مسارات الأمواج التي تعبر لب الأجرام الكوكبية الثلاثة التي تم استكشافها زلزاليًا: الأرض والمريخ والقمر. تتوافق الألوان مع المعادن والمراحل السائدة المختلفة: الزبرجد الزيتوني (باللون الأخضر) ، مرحلة الانتقال بعد الزبرجد الزيتوني (باللون الأزرق الداكن) ، والبريدجمانيت (باللون الأزرق الفاتح) ، والقلب المعدني السائل (بظلال الأصفر) ، واللب الداخلي (باللون الرمادي) .
J. Irving et al.تذكر أنه في اللب الخارجي يتم إنشاء المجال المغناطيسي للأرض ، من خلال آلية دينامو ذاتية الاستدامة (والتي تعتمد على حركات الحمل الحراري للسبائك المعدنية في الجزء السائل من اللب). لعب هذا المجال المغناطيسي دورًا أساسيًا في ظهور الحياة ، من خلال حماية السطح من الرياح الشمسية.
لا يوجد مجال مغناطيسي للمريخ اليوم ، لكن آثار المغناطيسية المتبقية في قشرة المريخ تشير إلى أنه ربما كان موجودًا في السابق. لاحظ ليكيك وشمير أن هذا قد يعني أن المريخ تطور تدريجيًا من بيئة قابلة للسكن إلى بيئة أكثر عدائية. ربما لعبت الظروف داخل الكوكب دورًا رئيسيًا في هذا التطور. يبقى توضيح العمليات المسؤولة عن هذا التغيير الكبير.
في غضون ذلك ، جعلت هذه النتائج من الممكن تأكيد دقة النمذجة التي تم إجراؤها من أجل الحصول على لمحة أولية عن الهياكل الداخلية للمريخ ؛ لذلك يمكن تطبيق هذه النماذج على كواكب أخرى. وبالمثل ، بالنسبة لمؤلفي الدراسة ، فإن هذا النوع من الأبحاث يمهد الطريق لبعثات مستقبلية تركز على جيوفيزياء الأجرام السماوية الأخرى ، بما في ذلك الزهرة وعطارد.
المصدر:مواقع ألكترونية