흔들리지 않고 흔들리지 않음: InSight로 화성의 핵심을 들여다보다

제1저자 기관: Institute of Geophysics, ETH Zürich, Zürich, Switzerland 상태: Published in Science

행성의 핵은 심지어 우리 행성에서도 과학자들에게 항상 파악하기 어려웠습니다. 1700년대에 지구에는 표면 암석과 다른 구성과 밀도를 가진 코어가 있을 것이라는 예측이 있었지만, 1929년이 되어서야 Inge Lehmann이 지진 데이터에서 이상한 특징을 발견하고 코어 자체를 감지했습니다. 그렇다면 화성의 핵에 대해 무엇을 알고 싶습니까? 짧은 대답은 거의 모든 것입니다. 우리는 화성이 지구처럼 층(핵심, 맨틀, 지각)으로 분리되어 있다는 것을 알고 있지만 핵이 얼마나 큰지, 무엇으로 구성되어 있는지, 내부와 외부가 모두 있는지 여부는 확실하지 않습니다. 코어가 행성의 많은 속성에 영향을 미치고 화산이나 지각 활동을 일으키고 심지어 기후에 영향을 줄 수 있기 때문에 이 모든 것을 파악하는 것이 중요합니다.

표면 아래의 비밀 이 연구의 목표는 화성의 핵이 얼마나 큰지 알아내는 것입니다. 핵이 행성의 전체 크기(~3400km)에 비해 작다면 핵은 꽤 조밀하므로 화성은 지구와 유사한 더 낮은 맨틀 층이 있을 가능성이 큽니다. 반면에 코어가 ~1800km보다 크면 화성에 하부 맨틀이 없을 것입니다. 따라서 코어는 밀도가 낮을 ​​수 있으며 코어에서 일반적으로 발견되는 더 무거운 철 외에 가벼운 원소를 많이 포함할 수 있습니다. 이러한 시나리오 중 어느 것이 올바른지 결정하면 붉은 행성이 어떻게 형성되었으며 지구와 왜 그렇게 다르게 진화했는지에 대해 더 많이 알 수 있습니다.

그림 1: InSight 착륙선에 대한 아티스트의 인상. 지상의 둥근 계기가 지진파를 감지합니다. 이미지 제공: NASA/JPL-Caltech 오늘의 논문에서 과학자들은 NASA의 InSight 착륙선(그림 1)을 사용하여 처음으로 화성의 핵을 감지했습니다. 이것은 우리가 지구와 달을 제외하고 직접 감지할 수 있는 최초의 핵이기 때문에 매우 흥미진진합니다!

우리는 지반의 움직임을 감지하는 지진계를 사용하여 코어를 관찰합니다. 지진학에 대한 아이디어는 오래전부터 존재해 왔지만(여기에서 고대 중국 지진 감지기를 확인하세요!) 천문학에서는 멀리 떨어진 별을 연구하는 데 지진학이 더 일반적으로 사용됩니다. 지구 이외의 행성 표면에서 지진계를 사용할 기회는 극히 드물며, 이것이 오늘날의 연구가 매우 독특한 이유입니다. 지진!

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그림 2: InSight의 위치와 화성에서 관측된 지질학적 특징을 보여주는 개략도. 청색파는 방향을 바꿀 수 있지만 모든 물질을 통과할 수 있는 P파입니다. 빨간색 선은 코어에서 반사되어 코어 측정에 사용할 수 있는 S파입니다. 마지막으로 “핵심 그림자”는 지진의 파도가 InSight 착륙선에 도달할 수 없는 행성의 일부를 보여줍니다. 대신 그림자 영역의 파도가 착륙선의 위치에서 반사되거나 굴절됩니다. 이미지 크레디트: 오늘 논문의 그림 3 화성의 핵심을 “보기” 위해 저자는 화성 1년치의 지진에 대한 데이터를 수집한 InSight 착륙선의 데이터를 사용합니다. 빛이나 소리의 파동과 마찬가지로 지진으로 인한 지진파는 다양한 유형의 물질을 통해 다른 속도로 이동하고 표면에서 반사될 수 있습니다. 지진파에는 P와 S의 두 가지 주요 유형이 있습니다. P 파는 정말 빠르며 모든 물질을 통과할 수 있습니다. S파는 천천히 움직이고 고체를 통해서만 이동할 수 있기 때문에 이 연구의 핵심입니다. 이것은 매우 유용한 특성입니다. 왜냐하면 화성의 핵에 대해 우리가 아는 유일한 사실 중 하나는 그것이 액체라는 것뿐이기 때문입니다. 따라서 지진의 S파가 코어에 도달하면 튕겨져 나머지 S파보다 약간 늦게 지진계에 도달합니다. 따라서 코어와 상호 작용하는 파동은 지진계에서 고유한 패턴으로 식별할 수 있습니다. InSight가 볼 수 있는 만화는 그림 2에 나와 있습니다. 파란색 선은 빠르게 움직이는 P파이고 빨간색 선은 S파입니다. InSight가 발견한 흥미로운 점 중 하나는 착륙선이 파도를 감지할 수 없는 매우 큰 영역(Tharsis의 “그림자”)이 있다는 것입니다. 대신, 이 지역의 지진파가 지표의 다른 지점으로 리디렉션되므로 InSight의 위치에서 볼 수 없는 더 많은 지진이 발생할 수 있습니다.

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