Međunarodni tim istraživača kombinirao je orbitalne slike s seizmološkim podacima iz NASA-inog InSight landera kako bi dobili novu stopu udara meteorita na Marsu. Seizmologija također pruža novo sredstvo za određivanje gustoće Marsovih kratera i starosti različitih regija planeta.

Međunarodni tim istraživača, koji su zajednički vodili ETH Zurich i Imperial College London, dobio je prvu procjenu globalnih udara meteorita na Marsu koristeći seizmičke podatke. Njihovi nalazi pokazuju da između 280 i 360 meteorita udara planet svake godine, formirajući udarne krateri veće od 8 metara. Géraldine Zenhäusern iz ETH Zurich, koja je suvodila studiju, izjavila je: "Ova stopa bila je oko pet puta veća od broja procijenjenog samo iz orbitalnih slika. Usklađeni s orbitalnim slikama, naši nalazi pokazuju da je seizmologija izvrsno sredstvo za mjerenje stopa udara."

Seizmički "cvrkut" signalizira novu klasu potresa
Koristeći podatke sa seizmometra postavljenog tijekom NASA-ine InSight misije na Mars, istraživači su otkrili da je 6 seizmičkih događaja zabilježenih u blizini stanice prethodno identificirano kao udari meteorita (Garcia et al., 2023) - proces omogućen snimanjem specifičnog akustičnog atmosferskog signala generiranog kada meteoriti ulaze u Marsovu atmosferu. Sada su Zenhäusern iz ETH Zurich, suvoditeljica Natalia Wójcicka iz Imperial College London i istraživački tim otkrili da ovih 6 seizmičkih događaja pripada mnogo većoj skupini marsotresa, takozvanih vrlo visokofrekventnih (VF) događaja. Izvorni proces tih potresa odvija se mnogo brže nego kod tektonskih marsotresa slične veličine. Dok normalni potres magnitude 3 na Marsu traje nekoliko sekundi, događaj izazvan udarom iste veličine traje samo 0,2 sekunde ili manje, zbog hipervelociteta sudara. Analizom spektra marsotresa identificirano je daljnjih 80 marsotresa za koje se sada vjeruje da su uzrokovani udarima meteoroida.

Njihova istraživačka potraga započela je u prosincu 2021. godine, godinu dana prije nego što je nakupljena prašina na solarnim panelima okončala misiju InSight, kada je veliki udaljeni potres zabilježen seizmometrom odjeknuo širokopojasnim seizmičkim signalom kroz planet. Daljinsko opažanje povezalo je potres s kraterom širokim 150 metara. Kako bi potvrdili, tim InSight-a se udružio s Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) Context Camera (CTX) kako bi tražili druge svježe kratere koji bi odgovarali vremenu i mjestu seizmičkih događaja koje je otkrio InSight. Njihov detektivski rad se isplatio i uspjeli su pronaći drugi svježi krater promjera preko 100 metara. Manji krateri, međutim, nastali kada meteoroidi veličine košarkaške lopte udaraju u planet i koji bi trebali biti daleko češći, ostali su neuhvatljivi. Sada je broj udara meteorita novoprocijenjen pojavom ovih posebnih visokofrekventnih potresa.

Prva stopa udara meteorita iz seizmičkih podataka
Oko 17.000 meteorita pada na Zemlju svake godine, ali osim ako ne prođu kroz noćno nebo, rijetko ih primjećujemo. Većina meteora se raspada pri ulasku u Zemljinu atmosferu, ali na Marsu je atmosfera 100 puta tanja, ostavljajući površinu izloženom većim i češćim udarima meteorita.

Do sada su se planetarni znanstvenici oslanjali na orbitalne slike i modele izvedene iz dobro očuvanih kratera nastalih udarima meteorita na Mjesecu, ali ekstrapolacija tih procjena na Mars pokazala se izazovnom. Znanstvenici su morali uzeti u obzir jaču gravitacijsku silu Marsa i njegovu blizinu asteroidnom pojasu, što oboje znači da više meteorita pogađa crveni planet. S druge strane, redovite pješčane oluje rezultiraju kraterima koji su mnogo manje očuvani nego oni na Mjesecu i stoga ih je teže otkriti orbitalnim slikama. Kada meteoriti pogode planet, seizmički valovi udara putuju kroz koru i plašt i mogu ih zabilježiti seizmometri, što pruža potpuno novi način mjerenja stope udara na Marsu.

Wójcicka objašnjava: "Procijenili smo promjere kratera iz magnitude svih VF-marsotresa i njihovih udaljenosti, a zatim smo to koristili za izračunavanje koliko se kratera formiralo oko landera InSight tijekom godine dana. Zatim smo ekstrapolirali te podatke kako bismo procijenili broj udara koji se događaju godišnje na cijeloj površini Marsa."

Zenhäusern dodaje: "Dok se novi krateri najbolje vide na ravnom i prašnjavom terenu gdje se zaista ističu, takav teren pokriva manje od polovice površine Marsa. Osjetljivi seizmometar InSight-a, međutim, mogao je čuti svaki pojedinačni udar unutar dosega landera."

Uvid u starost Marsa i buduće misije
Baš kao što linije i bore na našem licu otkrivaju tragove o starosti različitih regija tijela, veličina i gustoća kratera od udara meteorita otkrivaju tragove o starosti različitih regija planetarnog tijela. Manje kratera znači mlađi dio planeta. Na primjer, Venera ima gotovo nevidljive kratere jer je zaštićena gustom atmosferom i njezina se površina neprestano preuređuje vulkanizmom, dok su drevne površine Merkura i Mjeseca prekrivene kraterima. Mars spada između ovih primjera, s nekim starim i nekim mladim regijama koje se mogu razlikovati po broju kratera.

Novi podaci pokazuju da se krater od 8 metara događa negdje na površini Marsa gotovo svaki dan, a krater od 30 metara pojavljuje se otprilike jednom mjesečno. Budući da hipervelocitetni udari uzrokuju eksplozivne zone koje su lako 100 puta veće u promjeru od kratera, poznavanje točnog broja udara važno je za sigurnost robotičkih, ali i budućih ljudskih misija na crveni planet.

"Dakle, ovo je prvi rad te vrste koji određuje koliko često meteoriti udaraju površinu Marsa iz seizmoloških podataka - što je bila misija razine jedan InSight misije Marsa," kaže Domenico Giardini, profesor seizmologije i geodinamike na ETH Zurichu i suvoditelj za NASA-inu Mars InSight misiju. "Takvi podaci igraju ulogu u planiranju budućih misija na Mars."

Prema Zenhäusern i Wójcicki, sljedeći koraci u unapređenju ovog istraživanja uključuju korištenje tehnologija strojnog učenja kako bi se istraživačima pomoglo u identificiranju daljnjih kratera na satelitskim slikama i identificiranju seizmičkih događaja u podacima.

Izvor: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich