I november 2018 landade rymdsonden InSight på Mars, där den sedan dess utforskat planetens innandöme. Med sin känsliga seismometer har InSight visat att marsbävningar är vanliga, men svaga. Även atmosfär, magnetfält och rotation studeras i projektet, som är det första att koncentrera sig på planetens inre. Förhoppningen är att bättre kunskap om det inre av Mars ska lära oss mer om hur jorden, Mars och andra stenplaneter bildas.
Den vidsträckta platån Elysium Planitia ligger vid ekvatorn på Mars. Denna terräng utgör en övergång mellan planetens låglänta norra och höglänta södra halvklot. Här, på en slätt sydväst om den slocknade vulkanen Elysium Mons, gör InSight sina mätningar. Projektet leds av USA men många av mätinstrumenten kommer från europeiska institut, dock utan svensk inblandning.
InSight mäter marsbävningar
Sonden sköts upp från Vandenberg i Kalifornien 5 maj 2018. Därmed blev InSight den första interplanetariska rymdsonden att skjutas upp från Kalifornien. Landningen på Mars 28 november samma år har Rebecca Forsberg tidigare rapporterat om. Landaren är stillastående men spider en del av sina mätinstrument, fästa i kablar, omkring sig på och under ytan. De seismologiska mätningarna är ett viktigt syfte med InSight.
Tillförlitliga seismiska mätningar har förut bara gjorts på jorden och månen. På 1970-talet hade de två Viking-sonderna med sig seismometrar till Mars, men den ena fungerade inte och den andra gjorde bristfälliga mätningar. Efter drygt ett år på Mars har InSight redan lyckats mäta ett flertal skalv. Dessa (och andra) resultat presenteras i en ny artikelsamling i tidskiften Nature Geoscience. InSight-chefen William Banerdt med kollegor sammanfattar höjdpunkterna i en fritt tillgänglig översikt, medan andra artiklar kräver prenumeration för att öppna, NASA sammanfattar i ett pressmeddelande och hos Sky & Telescope rapporterar Camille M. Carlisle. Se dessutom gärna den schematiska figuren av J. T. Keane.
På sin höjd som ett skalv i Sverige
Att Mars inte är särskilt geologiskt aktiv visste vi redan. För att nyansera denna bild mäter nu InSight seismisk aktivitet med ett instrument som kallas SEIS. Instrumentet är monterat i en kapsel, som robotarmen på InSight lyft ut och placerat på ytan knappt 2 meter från landaren. Detta känsliga instrument mäter vibrationer i marken och registrerade fram till september 2019 174 skalv, vilket varit fler än väntat. Skalven är ofta så svaga att en människa knappast lagt märke till dem om hon stått på marsytan. Som mest har InSight mätt skalv vid ca 4 på Richter-skalan. Det är jämförbart med de kraftigaste skalv som inträffat i Sverige under det senaste seklet, alltså inte särskilt starkt.
Vad driver marsbävningarna?
Radioaktivt sönderfall i jordens inre är en viktig energikälla för vår plattektonik. Dessutom svalnar jorden fortfarande efter bildandet för 4,5 miljarder år sedan, och även denna energi bidrar till att driva vår geologiska aktivitet. Båda dessa inre energikällor finns också på Mars i svagare tappning, men planeten har ingen plattektonik. Energin räcker dock för att orsaka viss seismisk aktivitet, vilket InSight nu mäter.
Särskilt intressanta är två skalv som SEIS registrerat, vars källor verkar ligga i området Cerberus Fossae (ca 1600 km öster om landningsplatsen). Detta område, med förkastningar i terrängen, kan ha varit geologiskt aktivt så sent som för 10 miljoner år sedan. Enligt Sue Smrekar vid JPL kan det fortfarande (!) finnas magma som svalnar djupt under Cerberus Fossae, vilket möjligen driver skalven.
All apparatur på InSight har tyvärr inte fungerat lika bra. En del av instrumentet HP3 (se bilden ovan) var planerat att tränga ca 5 meter ner i marken på landningsplatsen, men nådde bara 35 cm innan det fastnade våren 2019. Materialet under ytan hade inte den struktur som man planerat för, men man jobbar fortfarande på att lösa problemet för att tränga djupare. Fås HP3 att fungera hoppas man kunna mäta värmeflödet från det inre av Mars.
Atmosfär och fläckvis magnetfält
Till skillnad från jorden har Mars inget globalt magnetfält. Som en rest från planetens tidiga historia finns dock ännu ett svagt magnetfält på delar av marsytan. Vid sin landningsplats har InSight mätt den magnetiska flödestätheten till ca 2000 nanotesla, vilket är ungefär 1/25-del av den typiska flödestätheten vid jordytan. Dessutom har mätbara förändringar i flödestätheten upptäckts, på tidsskalor från några minuter till dygn, med möjliga kopplingar till planetens jonosfär.
Luftens temperatur och tryck samt vindens fart och riktning mäts också av InSight. På senare tid har snittemperaturen på landningsplatsen nått upp till -8ºC mitt på dagen, men gått ner mot -95ºC nattetid. Vindens fart ligger runt 15 m/s (med över 40 m/s i vindbyarna) men trycket är bara 0,6 % av det vid jordytan. Att ha god kunskap om väder och magnetism på landningsplatsen är viktigt för att rätt kunna tolka de seismiska mätningarna.
Hård- eller löskokt planet?
Skalven som SEIS registrerar ger upplysningar om skorpan och manteln (se figur nedan) men för att studera kärnan krävs annan teknik. Experimentet RISE studerar dopplerförskjutningen hos radiosignalerna som InSight tar emot från jorden. Detta gör det möjligt att med hög noggrannhet mäta hur Mars rotationsaxel vinglar (noga räknat är det precession och nutation man mäter) och med hjälp av dessa mätningar sluta sig till kärnans egenskaper. Idén är liknar den när man, genom att snurra på ett ägg, kan skilja ett kokt ägg från ett okokt. Kanske är en del av kärnan flytande, men hur stor del är fortfarande okänt. Ny kunskap om kärnan bör också kunna lära oss mer om varför magnetfältet på Mars delvis försvunnit.
Redan på 1940-talet ställde pionjärer som William Ramsey och Keith Edward Bullen upp teoretiska modeller för det inre av Mars. Drygt sjuttio år senare ger oss InSight, i snålblåsten på Elysium Planitia, äntligen möjlighet att närmare studera planetens innandöme.
