Dankzij Marslander Insight weten we nu meer over de samenstelling van de korst, mantel en kern.

NASA’s Insight-lander zette in 2018 voet op het Martiaanse oppervlak. Met behulp van de seismometer waarmee de lander is uitgerust, speurde Insight onder andere naar intrigerende marsbevingen. En nu onthullen wetenschappers met behulp van deze metingen voor het eerst details over het diepste binnenste van de rode planeet.

Marsbevingen
De seismometer die Insight bij zich heeft om marsbevingen te detecteren, is ongeveer net zo groot als een volleybal en is door de lander zelf op het oppervlak geplaatst. Met dit instrument kunnen wetenschappers seismische gebeurtenissen op honderden tot duizenden kilometer afstand ‘horen’. En door dergelijke marsbevingen te meten, kunnen wetenschappers meer te weten komen over de precieze materialen waaruit Mars is opgebouwd. Ondertussen heeft de seismometer al honderden marsbevingen opgepikt. En op basis daarvan, presenteren wetenschappers in drie verschillende artikelen meer informatie over de diepte, de samenstelling van de korst, mantel en kern van Mars.

Met behulp van seismische gegevens hebben onderzoekers nu de korst, mantel en kern van de rode planeet in kaart gebracht. Afbeelding: Chris Bickel/Science, met gegevens van InSight Mars SEIS Data Service (2019)

We weten dat de aarde uit verschillende ‘schillen’ bestaat: een dunne korst van licht, massief gesteente, omringt een dikke mantel van zwaar, stroperig gesteente dat op zijn beurt een kern omhult die voornamelijk uit ijzer en nikkel bestaat. Er wordt aangenomen dat andere aardachtige planeten – waaronder Mars – een vergelijkbare opbouw hebben. “Nu hebben seismische gegevens bevestigd dat Mars vermoedelijk ooit volledig gesmolten was voordat het zich opsplitste in de korst, mantel, en kern die we vandaag de dag zien,” zegt onderzoeker Amir Khan. “Maar deze zijn wel anders dan die van de aarde.”

Korst
De onderzoekers ontdekten dat de korst van Mars precies onder de landingsplaats van Insight bij de evenaar, tussen de 20 en 37 kilometer dik is. En dat is interessant; dit is namelijk een stuk dunner dan verwacht. Het betekent dat zo’n dunne korst waarschijnlijk een relatief hoog aandeel radioactieve elementen bevat, wat eerdere modellen van de chemische samenstelling van de korst in twijfel trekt.

Mantel
Onder de korst vinden we de mantel die zich zo’n 1.560 kilometer onder het oppervlak uitstrekt. Metingen tonen aan dat deze mantel mineralogisch vergelijkbaar is met de bovenmantel van de aarde. In die zin is de mantel van Mars eigenlijk een eenvoudiger versie van de aardse mantel. Maar de metingen onthullen ook verschillen in de chemische samenstelling. Zo bevat de Martiaanse mantel bijvoorbeeld meer ijzer dan die van de aarde. Theorieën over de complexiteit van de gelaagdheid van de Marsmantel zijn echter ook afhankelijk van de grootte van de onderliggende kern – en ook hier zijn de onderzoekers tot nieuwe conclusies gekomen.

Kern
De kern van Mars heeft een straal van zo’n 1.840 kilometer en is daarmee ruim 200 kilometer groter dan 15 jaar geleden werd aangenomen, toen de Insight-missie werd gepland. De onderzoekers konden nu de grootte van de kern herberekenen met behulp van de gemeten seismische golven. “Nadat we de straal van de kern hadden bepaald, konden we nu de dichtheid berekenen,” vertelt onderzoeker Simon Stähler. “Als de kernradius groot is, moet de dichtheid van de kern relatief laag zijn. Dat betekent dat de kern naast ijzer en nikkel een groot aandeel lichtere elementen moet bevatten.” Deze omvatten zwavel, zuurstof, koolstof en waterstof, en vormen een onverwacht groot aandeel. Hoewel de samenstelling van de hele planeet nog niet volledig in kaart is gebracht, bevestigen de gegevens dat de kern vloeibaar is.

Grote beving
Deze resultaten zijn nog maar het begin. Wetenschappers hebben nu harde gegevens om hun modellen van Mars en hoe hij gevormd is, verder te verfijnen. Bovendien detecteert Insight’s seismometer elke dag nieuwe marsbevingen, al wachten onderzoekers nog op een groot exemplaar. Tot op heden scoorde de grootste beving ongeveer een 4 op de aardse Schaal van Richter, wat niet als bijster indrukwekkend kan worden bestempeld. Dit soort zwakke bevingen komen ook geregeld op aarde voor. “We zouden nog graag een grote zien,” zegt onderzoeker Mark Panning. “We moeten nu heel zorgvuldig te werk gaan om informatie uit de verzamelde gegevens te halen. Een grote beving zou dit allemaal wat makkelijker maken.”

In ieder geval bevestigen de hier gepresenteerde resultaten het grote succes van de Insight-missie. “Over ongeveer een jaar zal het tot een einde komen, wanneer de zonnecellen van de lander niet langer genoeg stroom kunnen produceren,” vertelt onderzoeker Domenico Giardini. “Maar we zijn nog lang niet klaar met het analyseren van alle gegevens – Mars biedt ons nog steeds veel mysteries, met name of het op hetzelfde moment en uit hetzelfde materiaal als onze aarde is gevormd.”

Wetenschappers willen met name ontraadselen hoe de interne dynamiek van Mars ertoe heeft geleid dat het zijn actieve magnetische veld en al het oppervlaktewater verloor. “Dit geeft ons een idee of en hoe deze processen op onze planeet kunnen plaatsvinden,” legt Giardini uit. “Dat is waarom we op Mars zijn: om zijn anatomie te bestuderen.”