InSight ist auf dem Mars gelandet!

Am 26. November 2018 ist InSight auf dem Mars in einem flachen Krater in der Elysium-Region gelandet. Die InSight ist etwa um 4 Grad gegenüber der Horizontalen geneigt und befindet sich auf einer Staubschicht.

Wir gehen zum Mars, Prof.Domenico Giardini (© TEDxZurich)

InSight ist ausgestattet mit dem Seismometer SEIS, der Wärmeflusssonde HP3 und einer Wetterstation mit Instrumenten zur Messung von Luftdruck, Temperatur, Windrichtung und geschwindigkeit das Radioexperiment RISE, den Retroreflektor LaRRI und die Kameras.

Ziel Mars: Was suchen wir? (© Université de Paris, IPGP et Team SEIS)

Mit diesem neuen Abenteuer wollen wir die Messungen entdecken, die InSight gemacht hat und die unsere Wissenschaftler ausgewertet habben, um die Zusammensetzung und Funktionsweise des Planeten Mars besser zu verstehen.

Wir werden sehen, dass die Seismologie auf dem Mars ganz anders ist als auf der Erde. Weitere Informationen über Seismologie und die Beschaffenheit der Erde findest Du unter Mission 7.

Die Mission SEIS !

Vierundvierzig Jahre nach dem ersten heroischen Versuch der “Wikinger”-sonden ist SEIS seit Dezember 2018 auf dem Marsboden installiert und im Februar 2019 in Betrieb genommen worden. SEIS funktioniert technisch sehr gut, aber seine Aufnahmen werden durch verschiedene Rauschquellen gestört, die die schwachen seismischen Signale stören.

SEIS ist seit Dezember 2018 auf marsianischem Boden installiert und wurde im Februar 2019 in Betrieb genommen. (© Nasa, JPL-Caltech, Cnes/IPGP, ETH Züric)

Die Aktivität der Atmosphäre ist während eines Marstages sehr turbulent. Es werden starke Temperaturschwankungen von -80°C bis 0°C sowie starke Schwankungen der Windgeschwindigkeit verzeichnet.

Bei Sonnenuntergang, gegen 17 Uhr und bis etwa Mitternacht, lassen die Marswinde nach und der Umgebungslärmpegel bricht um InSight zusammen. Dies ist der beste Zeitpunkt für SEIS, seismische Aktivität aufzuzeichnen.

Mars-Herausforderungen (© Université de Paris, IPGP et Team SEIS)

Seismologie auf dem Mars mit der einzigartigen SEIS-Seismikstation

Ein Marsquake tritt auf, wenn de Marsboden einer so großer Spannung ausgesetzt ist, dass die Felsstruktur bricht.

Das SEIS-Seismometer ist das einzige Seismometer auf dem Mars und befindet sich in der Nähe von InSight. SEIS besteht aus 6 seismischen Sensoren, 3 VBB-Pendeln in der Vakuumkammer und 3 kleinen Kurzperiodensensoren. Es reagiert daher empfindlich auf ein breites Spektrum von Vibrationen. SEIS wurde für die Marsumgebung entworfen und an diese angepasst.

SEIS ist durch verschiedene Schichten von isolierendem Material geschützt, es wird hier bald von einem großen Schild abgedeckt, das es vor Wind- und Temperaturschwankungen schützen wird. (© IPGP/Manchu/Bureau 21)

Wie wir bereits gesehen haben, müssen auf der Erde mindestens 3 Seismometer eingesetzt werden, um das Epizentrum eines Erdbebens zu lokalisieren. Auf dem Mars ist nur 1 SEIS-Seismometer installiert. Zur Berechnung des genauen Ursprungs von seismischen Ereignissen verwendet man daher eine ganz andere Technik als die auf der Erde.

Struktur des Mars-Seismometers (© Université de Paris, IPGP et Team SEIS)

Wie bestimmt man das Epizentrum eines Bebens auf dem Mars?

Wenn man die Geschwindigkeit kennt, mit der sich die P- und S-Wellen durch die Marskruste und den -mantel vorwärts bewegen, ist es relativ einfach, die Entfernung der stattgefundenen Ereignisse abzuschätzen. Man tut dies, indem man die Zeitverzögerung zwischen der Ankunft der P-Welle und der S-Welle misst (so wie man die Entfernung, in der sich ein Gewitter befindet, durch die Messung der Zeitverzögerung zwischen dem Erblicken des Blitzes und dem Hören des Donners abschätzen kann).

Für die meisten auf dem Mars festgestellten Ereignisse (einschließlich aller Hochfrequenz-Ereignisse) ist dies alles, was wir tun können, um den wahrscheinlichen Ort seismischer Ereignisse auf einem Kreis um den InSight-Landepunkt aufzeichnen zu können.

Lokalisierung eines Marsquake mithilfe einer einzigen Station. (© ETHZ)

Für die stärksten Signale von Ereignissen mit niedriger Frequenz ist es möglich, die Richtung der Wellenausbreitung abzuschätzen.

Das SEIS-Instrument misst seismische Bodenbewegungen in 3 Richtungen im rechten Winkel zueinander. Sobald die Richtung des SEIS-Sensors auf die Oberfläche ausgerichtet ist (was mit Hilfe eines auf dem Gehäuse angebrachten Sonnenkompasses geschieht), ist es möglich, diese Signale in vertikale, Nord-Süd- und Ost-West-Komponenten umzuwandeln. Wenn man die 2 horizontalen Komponenten im Verhältnis zueinander aufträgt, zeigen sie die Bewegung der Partikel auf der Bodenoberfläche an.

Beim ersten Auftreffen der P-Welle auf die seismische Station zeigt diese Teilchenbewegung in die Richtung, aus der die Welle stammt.

Wahrscheinliche Orte der ersten entdeckten Marsquakes. (© Nasa InSight, Seis Team)

SEIS nimmt das erste Marsbeben oder Marsquake auf !

Dieses erste Ergebnis zeigt, dass der Planet Mars seismisch aktiv ist, jedoch eine ganz andere Seismizität aufweist als die Erde.

Entdecke hier die Aufnahme des ersten Marsquake, welches am 128 Marstag (sol 128), (dem 6. April 2019 auf der Erde).

Die Stärke dieses ersten Marsquake wird auf 2.1 - 2.5 geschätzt. Leider wissen noch nicht, wo es entstand.

Seit diesem ersten Marsquake, hat SEIS mehr als 300 Marsquakes aufgenommen, von denen etwa ein Dutzend eine Stärke von 3 und 4 aufweist.

Marsquake am 6. April 2019, dem 128. Marstag der Mission, aufgenommen hat. 3 verschiedene Arten von Geräuschen zu hören, die alle von SEIS als Bodenvibrationen erkannt wurden. Zuerst der Wind, der über den Landeplatz fegt, dann das 1. Marsquake und schließlich die Bewegungen des Roboterarms von InSight.(© Nasa, JPL-Caltech, Cnes/IPGP, Imperial College London)

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Die Marsbeben werden in zwei Populationen eingeteilt !

1- Beben mit niedriger Frequenz, mit einer Energie von etwa 1 Hz, d.h. 1 Schwingung pro Sekunde.

2- Beben mit hoher Frequenz, mit einer Energie von mehr als 1 Hz, d.h. mehrere Schwingungen pro Sekunde.

Hier sind 2 Ereignisse, eines mit hoher und eines niedriger Frequenz. Dem Ereignis mit hoher Frequenz mangelt es an Energie unterhalb von 2 Hz (oder 0,5 Sekunden), während die Energie bei Ereignissen mit niedriger Frequenz bei Frequenzen unter 1 Hz konzentriert ist.(© Nasa InSight, Seis Team Giardini et al.(2020) )

Während es sich bei allen Ereignissen mit niedriger Frequenz zweifellos um Erdbeben handelt, sind die Seismologen bei den Ereignissen mit hoher Frequenz, die am zahlreichsten sind, vorsichtig und denken, dass nicht alle Erdbeben sind. Sie glauben, dass einige dieser Ereignisse auf Erdrutsche, Steinschläge oder meteorologische Phänomene zurückzuführen sind.

Ein hoch- und niederfrequentes Ereignis, das auf einem Spektrogramm dargestellt wird. In diesen Diagrammen ist die X-Achse die Zeit (über einen Zeitraum von 8 Stunden) und die Y-Achse die Frequenz (0-10 Hz), die Energiemenge in jedem Frequenzband wird durch die Farbe des Diagramms angezeigt, wärmere Farben zeigen erhöhte Energie bei dieser Frequenz an (© Nasa InSight, Seis Team Giardini und al.(2020)).

Zusammenfassendes Spektrogramm, das den Ursprung der aufgenommenen marsquakes während des Zeitraums von Sol 80 bis Sol 290 (y-Achse) in Abhängigkeit von der Tageszeit auf dem Mars (x-Achse) anzeigt. Das Bild ist nach Giardini et al.(2020) modifiziert, mit Sonnenauf- und Sonnenuntergangszeiten (© Nasa InSight, Seis Team Giardini, D., Lognonné, P., Banerdt, W.B. et al. The seismicity of Mars. Nat. Geowissenschaften. 13, 205-212 (2020). https://doi.org/10.1038/s41561-020-0539-8)

Sehr interessant ist die Untersuchung von einem Dutzend niederfrequenter Erdbeben, die mit einer Stärke von 3 oder 4 aufgezeichnet wurden. Zwei dieser aufgenommenen Beben, am Sol 173 und am Sol 235, zeigen, dass sich ihr Epizentrum etwa 1.600 Kilometer von InSight entfernt befand.

Aufzeichnung der seismischen Aktivität während des Sol 173. Diese Seismogramme zeigen die seismischen Daten, wobei die y-Achse die Amplitude und die x-Achse die Zeit darstellt. Die Daten werden auch als Spektrographen dargestellt, wobei die x-Achse die Zeit und die y-Achse die Frequenz darstellt. Die Farben stellen die Energiemenge für jedes Frequenzband dar, die wärmeren Farben stehen für die höhere Energie.(© Nasa InSight, Seis Team)

Dem Herzschlag des Mars zuhören (© Université de Paris, IPGP et Team SEIS)

Was können die Wissenschaftler von diesen ersten Resultaten ableiten ?

1- Diese besonders hohe Anzahl von seismischen Erschütterungen ist vergleichbar mit der Anzahl von Erdbeben, die in den terrestrischen Gebieten innerhalb der Platte beobachtet werden, d.h. in Gebieten, die nicht direkt der Plattentektonik ausgesetzt sind. Im Gegensatz zur Erde und ihren zahlreichen tektonischen Platten zeigen die verschiedenen Beobachtungen, die im Laufe der Zeit gemacht wurden, dass der Planet Mars aus einer einzigen Platte zu bestehen scheint.

2- Diese Daten deuten darauf hin, dass die Seismizität des Mars 2 bis 3 Mal geringer ist als die der Erde, d.h. in terrestrischen Gebieten, die nicht von der Plattentektonik betroffen oder mit Hot Spots verbunden sind. Im Vergleich zum Monde ist sie 10 bis 20 Mal höher.

3- Wo befinden sich die Epizentren der ersten von SEIS aufgezeichneten Erdbeben?

Die seismischen Wellen dieser beiden Ereignisse kamen aus einer Region namens Cerberus Fossae.

Es handelt sich um ein riesiges Verwerfungssystem, das östlich der Elysium-Ebene liegt, wo InSight gelandet ist. Dieses Verwerfungssystem entstand wahrscheinlich während der Entstehung der Vulkane, die den Elysium Mons bilden. Die Cerberus Gräben, ein ehemaliger Ort bedeutender Vulkan-, Fluss- und Windaktivitäten (die jüngsten Beweise dafür reichen 10 bis 2 Millionen Jahre zurück), hat in seiner Geschichte offenbar zahlreiche Spannungen entlang dieser Brüche angesammelt.

Perspektivische Ansicht einer Verwerfung in der Cerberus-Fossae-Region, fotografiert von der Mars-Express-Sonde(© ESA, DLR, FU Berlin, CC by-sa 3.0 IGO)

Kombiniert man diese seismischen Ergebnisse mit den Aufnahmen von Satelliten, die den Mars umkreisen, so deutet alles darauf hin, dass die Cerberus-Fossae-Verwerfungen immer noch aktiv sind und sich weiter bewegen.

4- Im Allgemeinen glauben die Wissenschaftler, dass Marsquakes durch die langsame Abkühlung des Planeten verursacht werden, wodurch sich die Oberfläche zusammenzieht, was zur Entstehung von Brüchen führt. Diese Marsbeben können auch durch Einschläge kleiner Meteoriten oder durch Magma-Bewegungen aus der Marskruste oder dem Marsmantel verursacht werden.

Was für Rückschlüsse kann man aus der Untersuchung dieser Erdbeben auf die innere Struktur des Mars ziehen?

Was sich aus diesen ersten seismischen Untersuchungen ergibt:

1- Die Mehrheit der Marsquakes ist von geringer Intensität, während Marsquakes mit einer Stärke von mindestens 4 sehr selten sind.

Die Seismizität des Mars ist aktiv und unterscheidet sich stark von der der Erde und des Mondes.

2- Die Daten deuten darauf hin, dass die obere Kruste des Mars 8 bis 11 km dick ist und aus stark verändertem oder zerbrochenem vulkanischem Material besteht. Dies könnte”auf einen längeren Kontakt mit Wasser hindeuten”. Diese Veränderung ist nicht nur das Ergebnis von Meteoriteneinschlägen, sondern auch der früheren Aktivität des Mars. Dazu gehört auch die Zirkulation von Wasser in der Kruste und Wasser auf der Oberfläche vor mehreren tausend Jahren.

3- Unter dieser ausgetrockneten Marskruste befindet sich eine feste Kruste. Es handelt sich um eine homogenere und kohärentere Schicht, die bis zur Mantelgrenze reichen könnte. Wenn die Marskruste beginnt, ihre Geheimnisse zu enthüllen, könnte die Struktur des Marsmantels in den kommenden Monaten analysiert und geklärt werden.

Mars weist Seismizität auf.(© Nasa, JPL-Caltech, ETH Zürich, Van Driel)

Auf dem Mars sind die bisher entdeckten Großereignisse relativ tiefen Ursprungs und haben keine Oberflächenwelle erzeugt.

Seismologen erhoffen sich Oberflächenwellen aufzunehmen, sobald ein schwaches Marsquakes oder ein großer Meteoriteneinschlag stattfindet.

Untersuchung der Marskruste und der Marsoberfläche

Die ersten Ergebnisse der Analyse der seismischen Daten erlaubten es den Wissenschaftlern, einige Rückschlüsse auf die flache und krustale Struktur des Mars zu ziehen.

Charakteristik der Marsoberfläche

Wissenschaftler konnten die Bodenbeschaffenheit der Elysium-Ebene, in der sich Insight befindet, ableiten, indem sie seismische Signale des Maulwurfs der Thermosonde analysierten. Ein weiterer Hinweis waren die seismischen Störungen, welche durch atmosphärische Druckschwankungen ausgelöst durch vorüberziehende Staubstürme erzeugt wurden.

Dieser Untergrund besteht aus drei verschiedenen Schichten:

1- einer einige Zentimeter dicke gehärtete Schicht, die als Duricrust bezeichnet wird. Durch die Analyse, wie die Füße von SEIS bei einem Erdbeben in Resonanz treten, konnten die Seismologen die Elastizität dieser Oberflächenschicht bestimmen.

2- einer Oberflächenschicht, die aus Materialien besteht, welche durch unzählige Einschläge im Laufe von Milliarden von Jahren zerkleinert wurden. Diese werden Regolithe genannt.

Die Duricrust scheint das Eindringen in den Boden der HP3-Sonde zu verhindern. Während seiner Hämmerungen bringt HP3 den Untergrund zum Schwingen und verhält sich dann wie eine aktive seismische Quelle. Dank ihr konnten die Wissenschaftler die Ausbreitungsgeschwindigkeit der seismischen Wellen vom Typ P im ersten Meter der Marsoberfläche abschätzen, was wiederum die Ableitung bestimmter, für den Regolithen spezifischer physikalischer Eigenschaften, ermöglichte.

Die Sandstaubschicht, Regolith genannt, auf der InSight platziert ist, ist weniger als 2 Meter dick und hat eine langsame seismische Geschwindigkeit von 90-140 m/sec.

3- Diese Regolithschicht liegt auf einem härteren felsigen Boden, der sich durch eine seismische Geschwindigkeit von 500-1200 m/sec in einer Tiefe von zehn bis hundert Metern auszeichnet. Dieser Untergrund wurde dank der durch die Zirkulation der Staubstürme verursachten Verformungen ausgelotet. Sie verursachen starke Druckabfälle auf die Daten des hochempfindlichen Drucksensors der APSS-Wetterstation von InSight und werden von SEIS aufgezeichnet.

Regolithschichtdicke und seismische Geschwindigkeit im Untergrund. ( Nasa InSight, Seis Team)

Struktur der Marskruste

Eine sorgfältige Analyse der seismischen Signale der größten Marsquakes zeigt das Vorhandensein von umgewandelten Wellen.

Diese treten auf, wenn eine seismische Welle eine Grenze zwischen Schichten mit sehr unterschiedlichen seismischen Geschwindigkeiten überquert. An diesen Grenzen können sich P-Wellen in S-Wellen und S-Wellen in P-Wellen umwandeln.

Seismische Wellen können von P in S umgewandelt werden, wenn sie eine Grenze überschreiten, die von einer signifikanten Änderung der seismischen Geschwindigkeit begleitet wird.(© Nasa InSight, Seis Team Lognonné et al.(2020))

Eine sorgfältige Analyse dieser bei den ersten Marsquakes umgewandelten Wellen zeigt, dass es eine Grenzschicht gibt, die eine Änderung der seismischen Geschwindigkeit in einer Tiefe von 8 bis 11 km in der Marskruste auslöst.

Untersuchung des Marsmantels

Da nur wenige seismische Ereignisse groß genug sind, um genau lokalisiert werden zu können, und es keine Aufzeichnungen von Oberflächenwellen gibt, ist es schwierig, viele Rückschlüsse auf die Natur oder die Struktur des Marsmantels zu ziehen. Eine Technik, die sich als möglich erwiesen hat, ist die Untersuchung der Geschwindigkeit, mit der die seismischen Signale beim Durchqueren des Mantels abgeschwächt wurden.

Vergleich der seismischen Signale auf dem Mars, dem Mond und der Erde.(© J.Clinton, ETHZ)

Die seismischen Signale vom Mars ähneln eher Mondbeben als Erdbeben, mit einem langen Nachhall nach dem ersten Signal.

Erdbebensignale von Ereignissen in ähnlicher Entfernung sind in der Regel recht kurze Signale. Ein Großteil der Wellenenergie geht schnell verloren. Der Verlust an seismischer Wellenenergie ist auf die Bewegung von flüssigem Wasser in den winzigen Poren des Gesteins zurückzuführen.

Die Signale von Mondbeben und vom Marsbeben halten viel länger an, was darauf hinweist, dass die seismischen Wellen aufprallen, ohne dass sie viel Energie verloren haben. Dies deutet darauf hin, dass das Material sehr trocken und brüchig ist.

Geschwindigkeit, mit der seismische Wellen gedämpft und auf dem Mars verbreitet werden, und Vergleich mit dem Mond und der Erde.(© Nasa InSight, Seis Team from Lognonné, P., Banerdt, W.B., Pike, W.T. et al. Constraints on the shallow elastic and anelastic structure of Mars from InSight seismic data. Nat. Geosci. 13, 213–220 (2020). https://doi.org/10.1038/s41561-020-0536-y)

Diese Dämpfungsrate (Q-Faktor genannt) gibt Aufschluss über die Art der Gesteine, die von den Wellen durchlaufen wurden. Da wir noch keine sehr gute Vorstellung von der genauen Struktur der Mantelgeschwindigkeit auf dem Mars haben, können wir den wahrscheinlichen Bereich der Dämpfungswerte nur abschätzen.Erste Ergebnisse zeigen, dass sie mit denen übereinstimmen, die auf der Erde in den kristallinen Bergregionen gefunden wurden.

Untersuchung des Marskerns

Um mehr Informationen über die Natur des Marskerns zu erhalten, müssen wir auf weitere Daten warten. Die Analyse des Mars-“Bebens” durch das hochauflösende RISE-Instrument wird wichtig sein, aber eine sehr lange Zeit der Datenerfassung erfordern.

Seismische Signale von viel größeren Ereignissen auf der anderen Seite des Planeten, die seismische Wellen erzeugen, welche den Kern durchdringen, werden eine genauere Analyse der Kernmaterialien ermöglichen.

Seismische Aktivität auf dem Mars aufgrund des Einschlags von Meteoriten, einer natürlichen Quelle für seismische Wellen.

Meteoriteneinschläge. (© Arteclick)

Die Meteoriten schlagen immer noch auf der Marsoberfläche ein. Durch regelmässige Überflüge von Satelliten in der Umlaufbahn können wir neue Einschlagskrater sehen, während sie sich bilden.

Das Forschungsteam hofft, jedes Jahr das seismische Signal einer dieser Einwirkungen erkennen zu können.

Die Meteoriteneinschläge werden dann ein sehr wichtiger Kalibrierpunkt für die Wissenschaftler sein, da sie es ihnen ermöglichen, eines der seismischen Signale genau zu lokalisieren und die von ihnen verwendeten Geschwindigkeitsmodelle zu kalibrieren.

Neuer Meteoriteneinschlagkrater vom Satellitenorbit aus entdeckt. (© NASA)

Bis heute hat das InSight-Team von Seismologen solche Auswirkungen noch nicht entdeckt.

Der Wärmestrom auf dem Mars

Die Messung der Geschwindigkeit, mit der die thermische Energie aus dem Inneren des Mars austritt, wird den Wissenschaftlern wichtige Informationen über die Art seines Inneren und die wahrscheinliche thermische Geschichte seiner Entstehung liefern.

Wärmesonde in 5 Meter Tiefe(© NASA)

Das HP3-Wärmeflusssonde ist so konzipiert, dass sie bis zu 5 m unter der Oberfläche vergraben werden kann. Sobald sie an Ort und Stelle ist, kann die Temperatur an Punkten am Boden dieses Lochs sehr genau gemessen werden.

Die HP3-Sonde besteht aus einem kleinen federbelasteten Hammer namens Maulwurf, dessen Aufgabe es ist, die Sonde in eine Tiefe von 5 m zu treiben. Der Weg, den dieses Instrument nimmt, ist mit Kieselsteinen übersät, die abprallen, das Instrument stoppen und blockieren. Aus diesem Grund wurde eine Bohrpause eingelegt und nach einigen Wochen von den Wissenschaftlern eine Lösung gefunden, die darin besteht, mit dem Ende der Schaufel des InSight-Roboterarms sanft auf das Instrument zu klopfen und so dem Maulwurf beim Vorankommen im Untergrund zu helfen. Diese Lösung ist derzeit ein Erfolg, da HP3 langsam durch den Boden voranschreitet.

InSight's Roboterarm-Schaufel zum Eintreiben der HP3-Wärmesonde in den Marsboden.(© NASA)

Dazu soll die Sonde mit einem kleinen Hammer mit Sprungfedermechanismus eine Sonde in den Boden treiben, den so genannten “Maulwurf”.

Das Hämmern des Maulwurfs wird von SEIS erkannt. (© NASA)

Der Maulwurf-Hämmerungsmechanismus erzeugte klare seismische Signale, die von SEIS entdeckt wurden. Eine sorgfältige Analyse dieser seismischen Signale ermöglicht es uns, die flache Struktur des Beckens zu bestimmen, in dem sich der InSight-Lander befindet (einige Meter tief).

Obwohl der Schlagmechanismus einwandfrei funktioniert, konnte der Maulwurf nicht vergraben werden. Wissenschaftler glauben, dass dies daran liegen könnte, dass der weiche Regolith in der Nähe der Oberfläche zu trocken und locker ist, der Maulwurf prallt einfach an diesem Material ab und wird nicht vergraben.

Die Marsatmosphäre

Viele Informationen über die Marsatmosphäre wurden bereits bei früheren Missionen und durch Satelliten in der Umlaufbahn des Mars gewonnen. Die meteorologischen Instrumente von InSight bieten jedoch eine noch nie dagewesene Detailgenauigkeit, um entscheidende Messungen vom Marsboden zu erhalten.

Informationen über die Marsatmosphäre. (© Arteclick)

Diese Messungen ermöglichen die Kalibrierung von Satellitendaten, detaillierte Studien des atmosphärischen Drucks und der Temperatur sowie Messungen der Windgeschwindigkeit und -richtung.

Übersicht der Wetterdruckdaten für die ersten 200 Sols. (© InSight Science team Banfield, D., Spiga, A., Newman, C. et al. The atmosphere of Mars as observed by InSight. Nat. Geosci. 13, 190–198 (2020) https://doi.org/10.1038/s41561-020-0534-0).

Meteorologische Daten zeigen interessante Variationen auf verschiedenen Skalen.

Auf der längsten saisonalen Skala werden die Schwankungen des Luftdrucks beim Einfrieren und Sublimieren von CO2 in der Atmosphäre im Laufe eines Jahreszyklus dargestellt.

Die Tageszyklen sind sehr ausgeprägt mit großen Druck- und Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht.

Es gibt auch sehr kurzlebige Ereignisse, die durch Staubstürme und großräumige atmosphärische Bewegungen (genannt Löcher und Gravitationswellen) verursacht werden.

Tägliche Schwankungen in der Atmosphäre erscheinen ebenfalls auf allen Instrumenten, Druck, Temperatur, Windgeschwindigkeit und -richtung.

Tägliche Schwankungen in der Atmosphäre. (© InSight Science team Banerdt, W.B., Smrekar, S.E., Banfield, D. et al. Initial results from the InSight mission on Mars. Nat. Geosci. 13, 183–189 (2020) https://doi.org/10.1038/s41561-020-0544-y).

Die Variabilität dieser Messungen wird in noch nie dagewesener Ausführlichkeit erfasst.

Staub- oder Konvektionswirbel sind auf dem Mars üblich und werden als plötzlicher Druckabfall wahrgenommen, wenn sie in der Nähe des InSight-Landegeräts vorbeiziehen.

Druckabfall in einem Konvektionswirbel. (© InSight Science team)

Die Variabilität dieser Messungen wird in noch nie dagewesener Ausführlichkeit erfasst.

Staub- oder Konvektionswirbel sind auf dem Mars üblich und werden als plötzlicher Druckabfall wahrgenommen, wenn sie in der Nähe des InSight-Landegeräts vorbeiziehen.

Das Magnetfeld

Seit mehreren Jahren messen Satelliten das Magnetfeld des Mars von seiner Umlaufbahn aus.
Diese Messungen sind jedoch in ihrer Auflösung begrenzt und können Oberflächenmerkmale nur in einem Mindestmaß von 150 km identifizieren.

Ein hochauflösendes Magnetometer auf der Marsoberfläche bietet eine noch nie dagewesene Detailgenauigkeit in Bezug auf die Stärke des Magnetfeldes und seine zeitliche Variation.
Das auf der Marsoberfläche gemessene Magnetfeld umfasst Einflüsse aus verschiedenen Quellen.

Magnetfeldquellen, die das InSight-Magnometer beeinflussen. (© InSight Science team)

Die zeitvariablen Magnetfeldquellen, denen InSight ausgesetzt ist, umfassen tägliche Schwankungen in Verbindung mit der atmosphärischen Aktivität.

Tägliche Schwankungen des Magnetfeldes auf dem Mars. (© InSight Science team)

Einige dieser täglichen magnetischen Variationen können mit Wettermessungen abgeglichen werden.

Die mit dem InSight-Magnetometer an der Oberfläche gemessene Magnetfeldstärke ist 10-mal stärker als die von Modellen aus Satellitendaten vorhergesagte.

Dies kann nur durch das Vorhandensein von stark magnetisierten Gesteinen erklärt werden, die sich im Umkreis von 150 km um die InSight-Stelle unter der Oberfläche befinden.

Geologische Karte des InSight-Standorts und des abgeleiteten Tiefenschnitts. (© InSight Science team)

Durch die Kombination der vom Seismologie-Team abgeleiteten Informationen über die Schichtung der Kruste und der oberflächennahen Schicht mit den Informationen der magnetischen Quelle des Magnetometers konnten die Wissenschaftler auf eine Geologie unter der InSight-Landestelle schließen.

Sources de données de la NASA

Information and data from the InSight mission is available from a variety of sources, some is published as soon as it is received, some is held back for a few months to give the mission scientists time to do their initial analysis.

Website de la mission InSight.(© NASA)

Le site officiel de la NASA pour la mission mars.nasa.gov/insight est un bon endroit pour commencer avec de nombreuses informations actuelles sur le projet InSight.

Ces informations de la NASA comprennent un bulletin météorologique quotidien (pour la météo d’il y a deux jours)

Sachant qu’il faut une journée pour traiter les données et les voir en libre accès sur le site de la Nasa, découvre l’évolution de la météo martienne !

Ressources de données sélectionnées

Les données qui ont été téléchargées dans les formats standard .sac ou .miniseed peuvent être analysées avec le logiciel Java gratuit SeisGram

SeisGram software(© Lomax)

Le logiciel peut être téléchargé gratuitement à partir du site web de l’équipe éducative du SEIS

https://insight.oca.eu/fr/data-insight#marsview

et est un exécutable JAVA qui peut fonctionner sur les ordinateurs Windows, MacOS et Linux.
Ce logiciel peut être utilisé pour visualiser des données provenant des instruments d’InSight.

SeisGram software spectrogram function(© Lomax)

Le logiciel SeisGram peut être utilisé pour inspecter le contenu fréquentiel des données à l’aide de fonctions de spectrogramme et appliquer de simples filtres de fréquence.

Le logiciel seisGram analyse le temps de parcours (© Lomax)

Le logiciel SeisGram peut effectuer une analyse simple du temps de parcours pour déterminer la distance à laquelle un événement s’est produit en utilisant les temps de retard entre les ondes P et S.

Détecter la direction d'où proviennent les ondes. (© P.Denton)

Le softare SeisGram peut également être utilisé pour déterminer la direction dans laquelle les ondes sismiques de certains événements se propagent grâce à sa fonction de mouvement des particules.

Site internet interactif

Site web interactif pour l'analyse des données SEIS relatives aux marsquakes. (© SEIS team)

L’équipe éducative SEIS en France a créé un site web interactif pour travailler avec des données sur les marsquakes.

http://philippe.cosentino.free.fr/productions/marsview/

Cela donne aux utilisateurs la possibilité d’interagir avec des données sélectionnées sur les tremblements de terre par le biais d’un navigateur web et d’essayer de localiser ces événements sur une carte de Mars.

Le site de la NASA https://mars.nasa.gov/insight/timeline/surface-operations/ permet de suivre chaque jour la mission.