Während einer Sonnenfinsternis passiert auf dem Mars etwas Seltsames

Die Monde von Mars sind nicht ganz wie der Mond unserer Erde. Phobos, der größere der beiden, ist seinem Planeten viel näher; im Vergleich zu der Mond Während seiner 27-tägigen Umlaufbahn kreist Phobos dreimal an jedem Marstag (Sol) entlang des Äquators des Planeten um den Mars.

Sonnenfinsternisse kommen daher viel häufiger vor als hier auf der Erde. Phobos zieht eine Zeit lang vor der Sonne vorbei, deckt sie aber nie vollständig ab ringförmige oder partielle Sonnenfinsternis Irgendwo auf dem Mars die meisten Sonnen. Da sich Phobos so schnell bewegt, dauert der Transit nie länger als 30 Sekunden.

Aber selbst in dieser kurzen Zeit hat der Mars-InSight-Lander etwas Merkwürdiges aufgezeichnet.

Zur Überraschung der Marsforscher war während Phobos-Finsternissen das Seismometer des Landers – das Instrument, das Bodenbewegungen aufzeichnet, um sie zu überwachen – möglich Erdbebenaktivität - neigt sich, nur ein winziges kleines bisschen, zu einer Seite.

Forscher am Institut für Geophysik der ETH Zürich untersuchten tatsächlich Daten von Mars InSight, um herauszufinden, ob einige der Auswirkungen von Finsternissen hier auf der Erde auch auf dem Mars auftreten.

Konkret: „Wenn die Erde eine Sonnenfinsternis erlebt, können Instrumente einen Temperaturabfall und schnelle Windböen erkennen, wenn die Atmosphäre an einem bestimmten Ort abkühlt und die Luft von diesem Ort wegströmt.“ explained seismologist Simon Stähler der ETH Zürich.

InSight ist mit Temperatur- und Windsensoren ausgestattet – diese zeichneten jedoch während Phobos-Transits keine Veränderung der Atmosphäre auf. Atmosphärische Turbulenzen, atmosphärische Temperatur und Luftdruck blieben weitgehend im Einklang mit einem normalen Sol.

Die Solarzellen registrierten die Transite jedoch. Eigentlich wäre es sehr merkwürdig, wenn sie es nicht täten, da Phobos bis zu 40 Prozent des Sonnenlichts blockieren kann – es war also beruhigend, dass etwas nach Plan lief.

„Wenn Phobos vor der Sonne steht, erreicht weniger Sonnenlicht die Solarzellen und diese produzieren wiederum weniger Strom“, Stähler said . „Der durch den Schatten von Phobos verursachte Rückgang der Lichteinwirkung ist messbar.“

Aber das war das Ausmaß des „Erwarteten“. Denn sowohl das Magnetometer als auch das Seismometer meldeten seltsame Messwerte – das Seismometer mit seiner unerwarteten Neigung.

Eigentlich war die Kuriosität mit dem Magnetometer, mit dem das Magnetfeld auf der Marsoberfläche überwacht wird, ziemlich einfach herauszufinden. Zwei Komponenten zeigten einen Rückgang, der dem Rückgang des Stroms aus der Solaranlage sehr ähnlich war. Daraus schlossen die Wissenschaftler, dass der verringerte Strom wahrscheinlich die Ursache war.

„Aber wir haben diesen Seismometerwert nicht erwartet; „Es ist ein ungewöhnliches Signal“, sagte Stähler. „Stellen Sie sich eine 5-​Franken-​Münze vor; Schieben Sie nun zwei Silberatome unter eine Kante. Das ist die Steigung, von der wir reden: 10^-8.'

Es scheint kein falsch positives Ergebnis zu sein; Das Signal wird für drei Transite aufgezeichnet, schwach, aber real. Das Team ging davon aus, dass es sich um eine seismische Reaktion auf die Gezeitenkräfte – also die Schwerkraft – des Mondes handeln könnte, wenn dieser über ihm vorbeizog.

Als sie es jedoch mit anderen Messwerten der seismischen Aktivität vom Mars verglichen, zeigte das Signal keine Ähnlichkeit mit früheren seismischen Aktivitäten.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass sich die Leine, die das Seismometer mit dem Lander verbindet, zusammengezogen hat. Allerdings hätte dies zu einer Neigung in die entgegengesetzte Richtung zu dem, was beobachtet wurde, geführt.

Und eine Änderung der atmosphärischen Temperatur hätte zu einer Dichteänderung führen können, die das Seismometer auslöste, aber wie wir bereits besprochen haben, wurde keine solche Änderung festgestellt.

Aber es gab noch ein weiteres Signal. Ein Infrarotradiometer zeichnete während des längsten Transits einen leichten Abfall der Oberflächentemperatur auf, gefolgt von einer etwa anderthalbminütigen Zeitspanne, in der sich der Boden wieder auf die Temperatur vor dem Transit erwärmte.

Das Team glaubt, dass dies die wahrscheinlichste Ursache für die seltsame Lesart ist.

„Während einer Sonnenfinsternis kühlt sich der Boden ab“ sagte der Seismologe Martin van Driel der ETH Zürich. „Es verformt sich ungleichmäßig, wodurch das Instrument kippt.“

Ein ähnlicher Effekt wurde 1997 an der Schwarzwaldsternwarte in Deutschland beobachtet.

Ein Techniker vergaß, beim Verlassen des Seismometergewölbes das Licht auszuschalten, was zu erhöhtem Rauschen bei Langzeitdaten führte, da die Wärme der Glühbirne den Granit, auf dem das Seismometer ruhte, ausdehnte.

Es folgte eine Reihe von Experimenten mit künstlichen Wärmequellen, die zeigten, dass Seismometer nahezu augenblicklich auf Wärmeänderungen in der seismischen Säule reagieren.

Das Team wiederholte seine eigene Version dieses Experiments und stellte fest, dass es ein Signal erhalten konnte, das mit der Neigung des InSight-Seismometers übereinstimmte.

Diese Informationen könnten genutzt werden, um Phobos und Mars besser zu verstehen, sagten die Forscher.

Zum einen ist der Standort von InSight sehr genau kartiert. Zu wissen, wann eine Phobos-Finsternis an diesem Ort beginnt und endet, könnte Wissenschaftlern dabei helfen, ihre Umlaufbahn genauer zu bestimmen.

Und das wiederum könnte uns helfen zu verstehen, was für die Zukunft von Phobos bereitsteht.

Die Umlaufbahn des Mondes verkleinert sich mit einer Geschwindigkeit von 1,8 Zentimetern pro Jahr und verlangsamt sich dabei; Schließlich, so sagen Wissenschaftler voraus, wird es dem Mars so nahe kommen, dass Gezeitenkräfte wirken wird Phobos zerreißen und verwandelte ihn in einen Ring aus Trümmern, der den Mars umkreist.

Wenn die Verlangsamung charakterisiert werden kann, kann uns das sagen, wie elastisch und warm das Innere des Planeten ist – oder wie unelastisch und kühl. Und das wiederum kann Aufschluss über die Entstehungsgeschichte des Mars geben.

Die Forschung wurde veröffentlicht in Geophysikalische Forschungsbriefe .