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Dienstag, 08.03.2022 (09:00 - 10:00 Uhr)

Einblicke in das Innere des Mars: Ergebnisse der NASA-Mission InSight

Dr. Ana-Catalina Plesa

(Deutsches Luft- und Raumfahrtzentrum, Planetenphysik)

A.-C. Plesa1, B. Knapmeyer-Endrun2, M. Panning3, S. Stähler4, A. Khan4, M. Grott1, A. Rivoldini5, M. Wieczorek6, T. Spohn7, P. Lognonne8, S.E. Smrekar3, W.B. Banerdt3, and the InSight Team
Ähnlich wie bei der Erde und dem Mond ist das Innere des Mars in Schichten unterteilt, die aus einem eisenreichen Kern, einem Gesteinsmantel und einer Gesteinskruste bestehen. Der Kern hat sich frühzeitig durch Absinken von Eisen geformt, die Kruste später durch partielle Schmelze. Die Dicke und Zusammensetzung dieser Schichten geben daher Aufschluss über die Zusammensetzung des Planeten und seine weitere geodynamische Entwicklung. Geophysikalische Messungen der InSight-Mission [Banerdt et al., 2020] wurden kürzlich genutzt, um erstmals detaillierte Einblicke in das Marsinnere zu gewinnen. Dazu ist die Mission ausgestattet mit: 1. Dem Seismometer SEIS, [Lognonne et al., 2020], 2. der Wärmeflusssonde HP3, [Spohn et al., 2018]) und 3. RISE, einem X-Band-Empfänger, der es ermöglicht, die Präzession und Nutation der Rotationsachse [Folkner et al., 2018] zu messen. Damit untersucht InSight das Innere des Mars von seinem Kern bis zur Oberfläche.
Die Analyse von Marsbeben zeigen eine Reflektion von einer 1550 km tiefen Grenzschicht, der Kern-Mantel-Grenze. Daraus folgt, dass der Kern Radius am oberen Ende bisheriger Schätzungen liegt. Aufgrund der geringen Dichte des Kerns impliziert dies eine hohe Menge an leichten Elementen wie Schwefel, Sauerstoff, Kohlenstoff und vielleicht sogar Wasserstoff, was auf einen heutigen flüssigen Marskern schließen lässt [Stähler et al., 2021].


Marsbeben konnten auch die Struktur des oberen Mantels bis in 800 km Tiefe offenbaren, und zeigen, dass der Mars heute eine mit 500 km viel dickere thermische Lithosphäre besitzt als die Erde [Khan et al., 2021].

Schätzungen der Krustendicke des Mars, die aus Schwerefeld- und Topografiedaten abgeleitet wurden, konnten durch seismische Messungen verbessert werden. Diese seismischen Daten bieten einen Referenzpunkt für die Krustendicke am InSight-Landeplatz, und zeigen, dass die Kruste dünner und leichter ist als bisher angenommen [Knapmeyer-Endrun et al., 2021].

Diese Ergebnisse liefern wichtige Daten zur Modellierung der thermochemischen Entwicklung des Mars und helfen, sein Inneres im Besonderen und das von Gesteinsplaneten im Allgemeinen zu verstehen.

Referenzen

  • Banerdt et al. (2020), Nature Geoscience
  • Lognonne et al. (2020), Nature Geoscience
  • Spohn et al. (2018), Space Science Reviews
  • Folkner et al. (2018), Space Science Reviews
  • Stähler et al. (2021), Science
  • Khan et al. (2021), Science
  • Knapmeyer-Endrun et al. (2021), Science

Afiliations

 

1. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Berlin,
2. Erdbebenstation Bensberg, Universität zu Köln, Köln,
3. Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, United States,
4. ETH Zürich, Zürich, Schweiz,
5. Royal Observatory of Belgium, Brüssel, Belgium,
6. Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nizza, France,
7. International Space Science Institute, Bern, Schweiz,
8. Université de Paris, Institut de Physique du Globe de Paris, CNRS, Paris, France