Bilim insanları, Mars’ın dönüşünün en kesin ölçümlerini yaparak gezegenin erimiş metal çekirdeğinin “sallanmasının” neden olduğu Mars’ın en hassas dönüş ölçümlerini yaparak gezegenin sıvı metal çekirdeğinin “sallanmasının” neden olduğunu ilk kez tespit etti. Son dönemde yayımlanan bir Nature makalesinde detaylandırılan bulgular, NASA’nın InSight Mars aracından gelen verilere dayanıyor. InSight, Aralık 2022’deki uzatılmış görevi sırasında enerjisi tükenene kadar 4 yıl boyunca çalıştı.
Gezegenin dönüş hızını takip etmek için çalışmanın yazarları, InSight’ın enstrümanlarından biri olan RISE (Dönüş ve İç Yapı Deneyi) olarak adlandırılan bir radyo transponder ve antenlerine güvendi. Gezegenin dönüşünün yılda yaklaşık 4 miliarc saniye² hızlandığını tespit ettiler. Bu, Mars gününün bir milisaniye kesirine karşılık gelen bir kısaltma.
Bu, oldukça ince bir hızlanma ve bilim insanları nedenini tam olarak bilmiyorlar. Ancak birkaç fikirleri var, bunlar arasında kutup şapkalarında buz birikimi veya buz tarafından gömüldükten sonra kara kütlerin yükselmesi olan post-buzul rebound bulunuyor. Bir gezegenin kütlesindeki değişiklik, bir buz pateni yapan kişinin kollarını uzatmış gibi dönmesine benzer şekilde bir miktar hızlanmasına neden olabilir.
“Bu en son ölçümü bu kadar kesin bir şekilde almak gerçekten harika,” dedi InSight’in baş araştırmacısı, NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet İtki Laboratuvarı’ndan Bruce Banerdt. “Uzun zamandır bir jeofizik istasyonunu Mars’a InSight gibi getirmek için çaba harcadım ve bu sonuçlar, tüm bu yıllar boyunca yapılan çalışmaların değerini gösteriyor.”
RISE Nasıl Çalışıyor?
RISE, Mars araştırmalarında radyo dalgalarını kullanmanın uzun bir geleneğinin bir parçasıdır, bu arasında 1970’lerdeki ikiz Viking araştırmaları ve 90’ların sonundaki Pathfinder araştırmaları bulunur. Ancak bu görevlerin hiçbiri InSight’ın gelişmiş radyo teknolojisinin ve NASA’nın Dünya’daki Deep Space Network içindeki antenlerin yükseltmelerinden yararlanma avantajına sahip değildi. Bu iyileştirmeler bir araya gelerek Viking araştırmaları için mevcut olan verilerden beş kat daha doğru veri sağladı.
InSight durumunda, bilim insanları bir radyo sinyalini Derin Uzay Ağı’nı kullanarak araca yansıtırlar. RISE daha sonra sinyali geri yansıtır. Bilim insanları yansıtılan sinyali aldığında, yaklaşan ve uzaklaşan bir ambulans sireninin tonunun değişmesine neden olan Doppler kaymasından kaynaklanan frekansta küçük değişiklikleri ararlar. Bu kaymayı ölçerek gezegenin ne kadar hızlı döndüğünü belirlemelerine yardımcı olur.
Makalenin baş yazarı ve RISE’ın baş araştırmacısı olan Sebastien Le Maistre, “Araştırmanın amacı, Marsta bir yıl boyunca birkaç on santimetrenin üzerindeki değişimleri aramak” dedi. “Bu tür değişimleri görebilmek için çok uzun bir zaman ve birçok veri biriktirmemiz gerekiyor.”
Makale, InSight’ın ilk 900 Mars gününe ait verileri inceledi – böyle bir değişikliği aramak için yeterli süre. Bilim insanları için bir dizi gürültü kaynağını elemek için önemli bir işleri vardı: Su radyo sinyallerini yavaşlatır, bu nedenle Dünya’nın atmosferindeki nem sinyali Mars’tan dönüşte bozabilir. Güneş rüzgarı, Güneş’ten derin uzaya fırlatılan elektronlar ve protonlar da aynı etkiyi yapabilir.
Le Maistre, “Bu tarihi bir deney” dedi. “Bu deney için çok zaman ve enerji harcadık ve bu keşifleri öngörmeye çalıştık. Ancak yine de bu yol boyunca hala şaşırdık – ve bitmedi, çünkü RISE hala Mars hakkında çok şeyi açığa çıkaracak.”
Mars Çekirdek Ölçümleri
RISE verileri aynı zamanda çalışmanın yazarları tarafından sıvı çekirdeğindeki sallanmayı – nutasyonunu – ölçmek için kullanıldı. Ölçüm, bilim insanlarının çekirdeğin boyutunu belirlemesine izin verir: RISE verilerine dayanarak, çekirdeğin yarıçapının yaklaşık 1835 kilometre olduğu tahmin edildi.
Ardından, çalışmanın yazarları çekirdeğin boyutunu belirlemek için uzay aracının sismometresinden türetilmiş iki önceki ölçümü karşılaştırdı. Özellikle, sismik dalgaların gezegenin içinden nasıl geçtiğine baktılar – çekirdeğe yansıyıp yansımadılar.
Üç ölçümü bir araya getirerek, çekirdeğin yarıçapının 1790 ila 1850 kilometre arasında olduğunu tahmin ettiler. Mars tümüyle 3,390 kilometre yarıçapa sahiptir – Dünya’nın yarısından daha küçüktür.
Mars sallanmasını ölçmek aynı zamanda çekirdeğin şekli hakkında ayrıntılar sağladı.
Makalenin ikinci yazarı, Belçika Kraliyet Gözlemevi’nden Attilio Rivoldini, “RISE verileri çekirdeğin şeklinin sadece dönmesiyle açıklanamayacağını gösteriyor” dedi. “Bu şekil, çekirdeğin içinde derinlere gömülmüş hafif yüksek yoğunluklu veya düşük yoğunluklu bölgeler gerektirir.”
Bilim insanları InSight verilerini gelecek yıllarda araştırmaya devam edecekler, ancak bu çalışma, Banerdt’in görevinin baş araştırmacısı olarak son bölümünü işaret ediyor. JPL ile 46 yıl boyunca çalıştıktan sonra 1 Ağustos’ta emekli oldu.
Görev Hakkında Daha Fazlası
JPL, InSight’i NASA’nın Bilim Misyon Direktörlüğü için yönetti. InSight, NASA’nın Huntsville, Alabama’daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi tarafından yönetilen Discovery Programı’nın bir parçasıydı. Denver’daki Lockheed Martin Space, InSight uzay aracını, seyir aşamasını ve iniş aracını da dahil olmak üzere, yapıp görev için uzay aracı işlemlerini destekliyor.
Fransa’nın Centre National d’Études Spatiales (CNES) ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR) da dahil olmak üzere birçok Avrupa ortağı, InSight görevini destekliyor. CNES, Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS) enstrümanını NASA’ya sağladı ve baş araştırmacıyı IPGP’den (Paris Yerbilimi Enstitüsü) sağladı.
SEIS için önemli katkılar IPGP, Almanya’daki Max Planck Güneş Sistemi Araştırmaları Enstitüsü (MPS), İsviçre’deki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü (ETH Zurich), Birleşik Krallık’taki Imperial College London ve Oxford Üniversitesi ve JPL’den geldi. DLR, Polonya Bilimler Akademisi Uzay Araştırma Merkezi (CBK) ve Polonya’daki Astronika’dan önemli katkılarla Heat Flow and Physical Properties Package (HP3) enstrümanını sağladı. İspanya’nın Centro de Astrobiología (CAB), sıcaklık ve rüzgar sensörlerini sağladı.