Wahana mars InSight

Mars secara seismik aktif

Space scout on the Red Planet: InSight – here an illustration of the probe on the surface – provides valuable insights into the inner workings of Mars © NASA / JPL-Caltech

InSight adalah misi pertama untuk melakukan pengukuran seismik penting di Mars. Viking 1 dan 2, pada 1976 merupakan wahana pendaratan pertama yang berhasil mendarat di Mars, sudah membawa seismometer di atas kapal. Tadinya melekat erat pada pendarat dan – ternyata – hanya mencatat bagaimana angin Mars mengguncang wahana tersebut. Sejak 26 November 2018, Mars sekali lagi memiliki tamu yang tertarik secara seismologis dan kali ini kampanye pengukuran, yang dijadwalkan berlangsung dua tahun, berjalan jauh lebih baik. Seismometer InSight SEIS dipasang di tanah Mars dengan bantuan lengan robot; tetap terhubung ke pendarat dengan kabel. Perisai angin dan suhu yang ditempatkan di atas seismometer mengurangi pengaruh lingkungan. SEIS, dikembangkan dan dibangun oleh tim ilmuwan dan insinyur termasuk MPS, memulai operasi ilmiahnya pada akhir Februari 2019.

Sejak itu, SEIS rata-rata mengukur gempa setidaknya setiap malam Mars. “Pada siang hari, angin di Mars menyegarkan. Meskipun SEIS sangat sensitif dan dilindungi dari angin langsung, gempa yang sangat lemah hampir tidak dapat dideteksi saat itu”, jelas Dr. John-Robert Scholz dari MPS, anggota Marsquake Service. Secara total, tim mampu mendeteksi 174 kemungkinan gempa dalam data pengukuran yang direkam pada 30 September 2019. 150 diantaranya, hanya gelombang yang merambat di lapisan batuan Mars paling atas, kerak, yang bisa dilihat. Gempa seperti itu juga diketahui terjadi di Bumi. Mereka tidak dapat memberikan informasi tentang struktur dalam planet ini.

Para ilmuwan berasumsi bahwa Mars – mirip dengan Bumi – memiliki struktur mirip bawang. Inti di tengah diikuti oleh mantel berbatu dan kerak di luar. “Ada banyak teori dan model yang menggambarkan ketebalan dan komposisi lapisan ini,” jelas SEIS Co-Investigator Prof. Dr. Ulrich Christensen dari MPS. “Tetapi hanya pengukuran seismologis di lokasi yang dapat memberikan kepastian.”

Pandangan tidak langsung ke interior

Gempa bumi biasanya menghasilkan gelombang yang merambat di sepanjang permukaan planet serta gelombang tekanan dan geser yang melewati bagian dalamnya. Mereka melakukan perjalanan melalui lapisan dengan kecepatan yang berbeda dan dibiaskan serta tercermin pada batas-batasnya. Karena itu kapan dan di mana gelombang mencapai permukaan memungkinkan kesimpulan tentang struktur bagian dalam planet ini. Analisis gempa Mars juga harus memberikan informasi tersebut.

24 dari gempa yang diukur melewati mantel berbatu Mars dan menunjukkan karakteristik yang mirip dengan gempa bumi: seismogram pertama menampilkan gelombang tekanan diikuti oleh gelombang geser. Dibandingkan dengan gempa bumi, sinyal menghilang lebih lambat. Ini bisa menunjukkan bahwa gelombang lebih kuat tersebar di kerak Mars. Gelombang permukaan tipikal hilang. Salah satu alasan bisa jadi bahwa asal-usul gempa terletak sangat dalam di planet ini.

Secara keseluruhan, semua gempa yang terdaftar lemah. Tak satu pun dari mereka yang melebihi magnitudo 4. Di Bumi, gempa dengan magnitudo ini terjadi lebih dari seribu kali setahun dan sulit dirasakan tanpa instrumen teknis. “Kami memperkirakan Mars kurang aktif daripada Bumi,” ucap Christensen. Tidak seperti Bumi, Mars mungkin hanya terdiri dari satu lempeng tektonik kontinu. Di Bumi, di sisi lain, ketegangan terbentuk di antara lempeng-lempeng yang berdekatan dan kemudian dilepaskan menghasilkan sebagian besar gempa kuat.

“Di Mars, pendinginan planet ini mungkin menjadi salah satu alasan terjadinya gempa,” ucap Christensen. Gempa yang berasal dari satu lempeng juga diketahui terjadi di Bumi. Gempa ini biasanya agak lemah. Jika seseorang memperkirakan gempa Mars yang dapat diukur InSight di lokasinya ke seluruh planet, frekuensi gempa intraplate tersebut hanya sedikit lebih rendah daripada di Bumi.

Hanya seismometer di Mars

Sangat sulit untuk menginterpretasikan data pengukuran dari Mars – tidak hanya karena sinyal dari gempa lemah dan mudah hilang dalam kebisingan, tetapi juga karena SEIS adalah satu-satunya seismometer yang berfungsi di Mars. “Di Bumi, seismometer di berbagai lokasi bekerja dalam jaringan,” jelas Scholz. Hal ini memungkinkan untuk menentukan jalur yang diambil oleh gelombang gempa secara andal; kekuatan dan episentrum gempa dapat dihitung dengan tingkat akurasi yang tinggi. Untuk mendapatkan informasi seperti itu dari data hanya dengan satu instrumen, dibutuhkan metode dan pendekatan yang sangat berbeda. “Sangat menarik untuk melihat bagaimana ilmu yang telah lama didirikan di Bumi harus sepenuhnya menemukan kembali dirinya di bawah ‘kondisi Mars’,” tambah Scholz.

Sejauh ini, posisi episentrum hanya dapat ditentukan untuk tiga gempa. Untuk sepuluh lainnya setidaknya jarak antara pusat gempa dan pendarat InSight dapat disimpulkan. Tiga episentrum yang diamankan terletak di wilayah Cerberus Fossae, sebuah dataran vulkanis, yang relatif muda dengan banyak parit dan patahan. Terletak sekitar 1600 kilometer dari lokasi pendaratan InSight di Elysium Planitia. Beberapa gempa yang terbukti lebih sulit ditemukan juga bisa berasal dari sana.

original
Martian seismology: InSight’s seismometer SEIS, which resembles a a white mushroom, has been measuring tremors on the Red Planet since late February. 
© NASA / JPL-Caltech

Untuk lebih memahami sifat-sifat kerak Mars, tim SEIS juga melihat sinyal yang direkam oleh SEIS sementara Heat Flow, Physical Properties Package (HP3), InSight mencoba memukulkan dirinya ke tanah. Instrumen, sering disebut sebagai mol, dirancang untuk menggerakkan sensor suhu hingga lima meter ke dalam tanah Mars dan menentukan aliran panas dan konduktivitas. Meskipun tujuan ini belum tercapai, pukulan palu itu sendiri berguna. Bagaimanapun, waktu pasti terjadinya mereka diketahui.

Analisis data ini dan beberapa gempa menunjukkan bahwa bagian atas 8 hingga 11 kilometer dari kerak bumi sangat retak. Selain itu, pengukuran menunjukkan bahwa jumlah cairan yang lebih sedikit, seperti kemungkinan larutan garam, dapat ditemukan di sana.

Untuk menyelidiki bagian dalam Mars, para peneliti berharap untuk gempa yang lebih kuat dalam beberapa bulan mendatang. Di Bumi, getaran keras kadang-kadang terjadi bahkan di dalam lempeng tektonik. Gelombang yang dipicu dengan cara ini menembus lebih dalam ke planet – dan dengan sedikit keberuntungan bahkan mencapai intinya.

Jurnal Referensi:

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

Giardini, D., Lognonné, P., Banerdt, W.B. et al. The seismicity of Mars. Nat. Geosci. 13, 205–212 (2020). https://doi.org/10.1038/s41561-020-0539-8

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).

Tautan ke artikel asli: Mars is seismically active / Max Planck Institute for Solar System Research, Göttingen

Diterjemahkan oleh saintifia dengan seizin dari yang bersangkutan, segala kesalahan translasi menjadi tanggungjawab kami.



Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.