Künstlerische Vision des InSight-Moduls. Der Berührungsknoten des Seismometers (unter dem Schutzbildschirm) wird rechts vorne angezeigt
Am 5. Mai reiste die InSight-Mission zum Mars. Dies ist die erste Mission, die sich mit der Untersuchung der inneren Struktur des Roten Planeten befasst. Es muss die Schlüsselfragen beantworten: „Warum sind Erde und Mars in ihrer ursprünglichen Struktur und chemischen Zusammensetzung zusammengewachsen, haben sich aber unterschiedlich entwickelt? Wie groß, dicht und dicht werden der Kern, der Mantel und die Kruste sein? Was ist ihre Struktur? "
Seismometer für extreme Bedingungen
Das Fahrwerk ist mit geophysikalischen Instrumenten ausgestattet. Unter ihnen ist auch ein spezielles Seismometer installiert. Nach der Landung Ende November 2018 registriert das Gerät seismische Schwingungen und überträgt Daten zur Erde. Wissenschaftler des Instituts für Geophysik haben bereits mit der Analyse der Daten begonnen. Mit dem Piz Daint-Supercomputer berechneten die Forscher die Ausbreitung seismischer Wellen in 30 verschiedenen Marsmodellen.
Für einen Katalog von Modellen kombinierten die Wissenschaftler das gesamte verfügbare Wissen über den Planeten und verwendeten es, um synthetische seismische Daten zu berechnen, die vom Mars erhalten werden können. Diese Daten wurden dann zur Durchführung eines Blindtests verwendet, bei dem Experten aus aller Welt zu einer umfassenden Interpretation und zum Erfahrungsaustausch eingeladen wurden.
Universal Wave Modeling Code
Um den Einfluss der 3D-Struktur der Marskruste genauer zu untersuchen, simulierten Forscher der ETH Zürich mit dem Salvus-Code seismische Wellen auf dem Mars. Dieser Code ist flexibel und kann für Wellenausbreitungsprobleme auf verschiedenen Trägern in verschiedenen Maßstäben verwendet werden.
Shake-Simulation auf dem Mars für die InSight-Mission
Die Mars-Simulation auf „Piz Daint“ arbeitet in Echtzeit mit 7200 Kernen. Das heißt, die Berechnungen werden durchgeführt, bis die seismischen Wellen den Roten Planeten durchlaufen. Abhängig von der inneren Struktur des Planeten bewegen sich die Wellen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und durchlaufen verschiedene Routen von der Quelle zum Seismometer. Die verstrichene Zeit hilft dabei, die Struktur des Planeten und die Eigenschaften von Gesteinen besser zu verstehen.
Visualisierung beim Start einer Mission
Die Forscher visualisierten eine der numerischen Simulationen in einem Video. Er wurde auf einer NASA-Pressekonferenz gezeigt, als er eine Marsrakete abfeuerte. Sie können sehen, wie sich die Wellen auf der Marsoberfläche bewegen, sich um den Planeten drehen und dreimal durch das Landemodul laufen. Es ist wichtig, die Wellen während jedes Durchgangs zu messen, da Sie auf diese Weise Daten über den Planeten erfassen, die Zeit und den Ort des Mars-Shakes ermitteln und die ungefähre Struktur mithilfe einer seismischen Station berechnen können. Auf der Erde werden große Erdbeben durch tektonische Prozesse erzeugt, bei denen kontinentale oder ozeanische Platten zusammenstoßen und untereinander verrutschen. Es wird angenommen, dass die Plattentektonik auf dem Mars keine Aktivität aufweist. Innerhalb von zwei Betriebsjahren werden jedoch Meteoriteneinschläge oder -verringerungen aufgrund der Abkühlung des Mars erwartet, die zu seismischen Ereignissen führen.
Vorläufige Simulationen ermöglichen die Auswertung der Daten.
Seismische Wellen auf dem Mars wurden noch nie mit einem so empfindlichen Instrument aufgezeichnet. Daher ist die numerische Simulation die einzige Möglichkeit, sich auf die Auswertung der NASA InSight-Missionsdaten vorzubereiten.
Anhand der berechneten Modelle wird geprüft, wie sich bestimmte Strukturen wie die Dicke der Kruste auf die Messung auswirken. Es hilft, Methoden zu testen und die Seismogramme auf dem Roten Planeten zu verstehen. Um die Marsstruktur zu verstehen, vergleichen ETH-Wissenschaftler tatsächliche Messungen mit simulierten Daten. Hier bietet sich der Katalog der Marsmodelle an.
