רעידות מאדים חושפות הפצצות מטאורים יומיות על הכוכב האדום

צוות מחקר בינלאומי העריך זאת מַאְדִים נפגע על ידי 280 עד 360 מטאוריטים גדולים מדי שנה, בהתבסס על נתונים סיסמיים מ נאס"אמשימת InSight של. שיעור זה גבוה פי חמישה מהערכות שנגזרות מתמונות מסלוליות, מה שמדגיש את היעילות של סיסמולוגיה במחקרי השפעה.

• בפעם הראשונה, חוקרים משתמשים בנתונים סיסמיים כדי להעריך קצב פגיעת מטאוריט עולמי המראה מטאורואידים בגודל של פגיעת כדורסל במאדים על בסיס כמעט יומי.
• אותות סיסמיים שנוצרו בהשפעה מראים כי פגיעות מטאוריטים נמצאות בכמות גדולה פי 5 ממה שחשבו בעבר.
• נתונים סיסמיים מציעים כלי חדש, בנוסף לנתוני תצפית, לחישוב שיעורי פגיעת מטאוריטים ותכנון משימות עתידיות על מאדים.

צוות בינלאומי של חוקרים הסיק את ההערכה הראשונה של פגיעות מטאוריטים עולמיות על מאדים באמצעות נתונים סייסמיים. ממצאיהם מצביעים על כך שבין 280 ל-360 מטאוריטים פוגעים בכוכב הלכת מדי שנה ויוצרים מכתשי פגיעה ברוחבו של יותר מ-8 מטרים (כ-26 רגל). ג'רלדין זנהאוזרן, שהובילה את המחקר, העירה, "שיעור זה היה גבוה פי חמישה בערך מהמספר שהוערך מתמונות מסלול בלבד. בהתאמה לדימוי מסלול, הממצאים שלנו מוכיחים שסיסמולוגיה היא כלי מצוין למדידת שיעורי ההשפעה."

בהובלה משותפת של ETH ציריך ו אימפריאל קולג' לונדוןהמחקר פורסם ב-28 ביוני ב אסטרונומיה של הטבע.

"ציוץ" סיסמי מאותת סוג חדש של רעידות

תוך שימוש בנתונים מהסייסמומטר שנפרס במהלך משימת InSight של נאס"א למאדים, חוקרים גילו ש-6 אירועים סיסמיים שתועדו בקרבת התחנה זוהו בעבר כפגיעה מטאורית (Garcia et al., 2023) – תהליך שהתאפשר על ידי ההקלטה של אות אטמוספרי אקוסטי ספציפי שנוצר כאשר מטאוריטים נכנסים לאטמוספירה של מאדים. כעת, Zenhäusern, ETH Zurich, מובילה משותפת, Natalia Wójcicka, Imperial College London, וצוות המחקר מצאו ש-6 האירועים הסיסמיים האלה שייכים לקבוצה הרבה יותר גדולה של רעידות מרס, מה שנקרא תדר גבוה מאוד (VF) אירועים. תהליך המקור של רעידות אלה מתרחש הרבה יותר מהר מאשר עבור רעידת מרס טקטונית בגודל דומה. כאשר רעידת אדמה רגילה בעוצמה של 3 על מאדים נמשכת מספר שניות, אירוע שנוצר בפגיעה באותו גודל אורך רק 0.2 שניות או פחות, בשל מהירות ההיפר-מהירות של ההתנגשות. על ידי ניתוח ספקטרום של רעידות מרס, זוהו עוד 80 רעידות מרס, שכעת נחשבות שנגרמו מפגיעות מטאורואידים.

מתודולוגיית זיהוי פגיעת מטאוריטים

מסע המחקר שלהם החל בדצמבר 2021, שנה לפני שאבק שהצטבר על הפאנלים הסולאריים שם קץ למשימת InSight, כאשר רעידת אדמה מרוחקת גדולה שתועדה על ידי הסיסמומטר הדהדה אות סיסמי רחב פס ברחבי כדור הארץ. חישה מרחוק קשרה את הרעידה למכתש ברוחב 150 מטר. כדי לאשר, צוות InSight שיתף פעולה עם Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) Context Camera (CTX) כדי לחפש מכתשים טריים אחרים שיתאימו לתזמון ולמיקום של האירועים הסיסמיים שזוהו על ידי InSight. עבודת הבילוש של הצוותים השתלמה והיה להם מזל למצוא מכתש רענן שני בקוטר של למעלה מ-100 מטר (320 רגל). מכתשים קטנים יותר, לעומת זאת, נוצרו כאשר מטאורואידים בגודל כדורסל פגעו בכוכב הלכת ואשר אמור להיות הרבה יותר נפוץ, נותרו חמקמקים. כעת, מספר פגיעות המטאוריטים נאמד לאחרונה על ידי התרחשותן של רעידות האדמה המיוחדות הללו בתדירות גבוהה.

קצב פגיעת מטאוריט ראשון מנתונים סיסמיים

כ-17,000 מטאוריטים נופלים לכדור הארץ מדי שנה, אך אלא אם כן הם מתפצלים על פני שמי הלילה, רק לעתים נדירות שמים לב אליהם. רוב המטאורים מתפוררים כשהם נכנסים לאטמוספירה של כדור הארץ, אך במאדים האטמוספירה דקה פי 100 ומשאירה את פני השטח שלה חשופים לפגיעות גדולות ותכופות יותר של מטאוריטים.

עד כה, מדענים פלנטריים הסתמכו על תמונות מסלוליות ומודלים שהסיקו מפגיעות מטאוריטים שהשתמרו היטב על הירח, אך הסקצת ההערכות הללו למאדים הוכיחה את עצמה כמאתגרת. מדענים נאלצו להסביר את כוח הכבידה החזק יותר של מאדים ואת קרבתו לחגורת האסטרואידים, מה שאומר שיותר מטאוריטים פגעו בכוכב הלכת האדום. מצד שני, סופות חול רגילות גורמות למכתשים שהשתמרו הרבה פחות טוב מאלה שעל הירח, ולכן, לא באותה קלות מזוהה עם תמונות מסלול. כאשר מטאוריט פוגע בכוכב הלכת, הגלים הסיסמיים של הפגיעה עוברים דרך הקרום והמעטפת וניתן לקלוט אותם על ידי סיסמומטרים.

תובנות מהנתונים הסיסמולוגיים של מאדים

Wójcicka מסביר, "הערכנו את קוטרי המכתשים מעוצמת כל רעידות ה-VF והמרחקים שלהן, ולאחר מכן השתמשנו בו כדי לחשב כמה מכתשים נוצרו סביב הגשושית InSight במהלך שנה. לאחר מכן הפקנו את הנתונים האלה כדי להעריך את מספר ההשפעות המתרחשות מדי שנה על פני השטח של מאדים."

Zenhäusern מוסיף, "למרות שניתן לראות מכתשים חדשים בצורה הטובה ביותר בשטח שטוח ומאובק שבו הם באמת בולטים, סוג זה של שטח מכסה פחות ממחצית פני השטח של מאדים. לעומת זאת, מד הסיסם הרגיש של InSight יכול היה לשמוע כל פגיעה בטווח הנחתות".

השלכות על הבנת העידן הגיאולוגי של מאדים

בדומה לקווים והקמטים על פנינו, גודלם וצפיפותם של המכתשים מפגיעות מטאוריטים חושפים רמזים לגבי גילם של אזורים שונים בגוף פלנטרי. ככל שפחות מכתשים, כך אזור כדור הארץ צעיר יותר. וֵנוּס, למשל, כמעט ואין לו מכתשים נראים לעין מכיוון שפני השטח שלו מעובדים מחדש ללא הרף על ידי געשיות, בעוד שמרקורי והירח עם המשטחים העתיקים שלהם מכותרים בכבדות. מאדים נופל בין הדוגמאות הללו, עם כמה אזורים ישנים וכמה אזורים צעירים שניתן להבחין בהם לפי מספר המכתשים.

נתונים חדשים מראים, מכתש באורך 8 מטר (26 רגל) מתרחש איפשהו על פני מאדים כמעט כל יום ומכתש באורך 30 מטר (98 רגל) מתרחש בערך פעם בחודש. מכיוון שפגיעות מהירות יתר גורמות לאזורי פיצוץ שקוטרם גדול פי 100 בקלות מהמכתש, הכרת המספר המדויק של הפגיעות חשובה לבטיחותן של משימות רובוטיות, אך גם עתידיות אנושיות לכוכב האדום.

"זהו המאמר הראשון מסוגו שקובע באיזו תדירות פוגעים מטאוריטים על פני מאדים מנתונים סיסמולוגיים – שהיו מטרת משימה ברמה אחת של משימת Mars InSight", אומר דומניקו ג'יארדיני, פרופסור לסייסמולוגיה וגיאודינמיקה ב-ETH ציריך. חוקר שותף במשימת נאס"א Mars InSight. "נתונים כאלה משפיעים על התכנון למשימות עתידיות למאדים."

לדברי זנהאוסרן וויצ'יצקה, הצעדים הבאים בקידום מחקר זה כוללים שימוש ב למידת מכונה טכנולוגיות שיסייעו לחוקרים בזיהוי מכתשים נוספים בתמונות לוויין וזיהוי אירועים סיסמיים בנתונים.

למידע נוסף על מחקר זה, ראה כיצד הנתונים הסיסמיים של NASA InSight משכתבים את ההיסטוריה של מאדים.