Co všechno zjistil seismometr na Marsu (1)

 Trojdílný blogový seriál o tom, co všechno vyzkoumala na Marsu sonda InSight. V prvním díle bude řeč o marsotřesení a jeho příčinách. (délka blogu ca. 3 min.)  

Velice citlivý seismometr SEIS je hlavním vědeckým přístrojem na palubě přistávacího modulu InSight, který se dotkl povrchu rudé planety26. listopadu 2018. Má zaznamenávat marsotřesení a zpřesnit tak poznatky, které máme o vnitřním uspořádání Marsu. 

V minulosti se marsotřesením zabývaly hned dva seismometry, namontované na moduly Viking 1 a 2, které přistály na Marsu v sedmdesátých letech. 

Výsledky jejich měření byly ovšem zklamáním. Bylo to dáno už samotnou konfigurací přístrojů. Byly totiž namontovány na kostře přistávacího modulu, měřily tedy mimo jiné také otřesy způsobené sondou samotnou.

Insight je daleko sofistikovanější. Byl umístěn přímo na povrch planety, takže ho neruší ostatní přístroje. Od vlivů atmosféry byl navíc odstíněn kupolí. 

Zemětřesení a marsotřesení

Zemětřesení, která známe ze Země,  jsou mimo jiné způsobena různými pohyby a posunem tektonických desek. Na Marsu je tomu jinak. Na rozdíl od Země nemá Mars žádné tektonické desky, které by se mohly vůči sobě vzájemně pohybovat a vytvářet tím otřesy. Dá se říci, že je jeho jednolitá kůra jednou obří deskou. I přesto se tu ovšem tvoří různé relevantní jevy. Jsou to různé poruchy nebo zlomy hornin. Nejsou ale způsobeny pohybem materiálu. Dají se vysvětlit napětím, které v něm vzniká díky neustálému ochlazování a tím i smršťování planety. 

Vědci pomocí seismometru, který na Mars donesla mise InSight, hledají aktivitu, ze které by mohli odečíst vnitřní strukturu Marsu. Při seismických otřesech vznikají vlny, které se šíří pevným materiálem planety. Ty se pak odrážejí od různých hornin určitým známým způsobem. Registrací výsledných marsotřesení se tedy dá určit, jaký materiál vyvolal změny v původních seismických vlnách. 

...

Ty se mimochodem dělí na primární vlny a vlny sekundární. Primární vlny jsou způsobeny samotnými jevy v marsovské kůře. Sekundární vlny dostihnou seismometr později - až po odrazu od různých vrstev v nitru planety. Právě tyto vlny jsou pak pro vědce velice zajímavé, díky nim se totiž mohou dozvědět, jak to uvnitř Marsu vypadá. 

Práce seismometru SEIS

Mise InSight přistála na Marsu v oblasti, které se říká Elysium Planitia, 26. listopadu 2018. Otřesy planety začal seismometr zaznamenávat už o 70 marťanských dnů později. Do dneška to bylo 733 zřetelných marsotřesení. V průměru to odpovídá přibližně jedné události za den.Většina z nich byly mělké nevýrazné jevy, ale zhruba 35 otřesů mělo magnitudu 3 - 4  na Richterově stupnici. 

Vědci zjistili, že otřesy Marsu mají podobné vlastnosti jako ty, které již byly pozorovány na Měsíci během misí Apollo. Seismické vlny se v materiálu marsovské kůry silně rozptylují, marsotřesení tedy trvají poměrně dlouho - až 20 minut. Ve většině případů se také dá určit pouze vzdálenost otřesu - a ne jeho směr. Ale i to vědcům stačí. 

Zjistili, že ve větších hloubkách se kůra Marsu podobá krystalické struktuře, pozorované i na Zemi. Svrchní plášť planety tlumí marsotřesení více, než analogická pozemská část pláště. 

Sonda přistála shodou okolností na té části Marsu, která je (alespoň co se marsotřesení týká) poměrně klidná. Tři největší zatím zaznamenané otřesy se udály v oblasti, které se říká Cerberus Fossae. Ta je vzdálená hruba 1500 km od místa přistání. 

Marsotřesení, která se tu odehrávají, jsou způsobena poruchami kůry, způsobenými vahou vulkánu. Jedná se o Olympus Mons - největší vulkanický útvar Sluneční soustavy. To, že mohl narůst do své obří velikosti, je způsobeno právě tím, že Mars nemá tektonické desky, které by se pohybovaly tak, jako je tomu na Zemi. Magma tak proudí z nitra planety na stále stejném místě pomyslné desky - a vulkán, který tu vzniká, může nabýt gigantických rozměrů. Vrchol hory Olympus Mons dnes leží více než 22 km nad průměrnou planetární úrovní a 26 km nad úrovní nížin. Průměr jeho základny je téměř 600 km.

S objevem těchto silnějších marsotřesení se tedy objevil také důkaz o tom, že seismické jevy na Marsu se dají připsat nejen “běžnému” ochlazování planetárního tělesa, ale také jiným poruchám v jeho kůře. 

Celková seismická energie, kterou planeta generuje, se pohybuje někde mezi hodnotami, naměřenými na Zemi a na Měsíci.