Động đất không thể ngờ cho thấy vỏ Trái đất dày hơn vỏ Sao Hỏa

Vào năm 2022, một máy đo địa chấn được lắp đặt trên sao Hỏa đã ghi lại trận động đất lớn nhất của nó. Nhờ sóng từ những chấn động này, các nhà nghiên cứu đã có thể lập bản đồ độ dày của lớp vỏ sao Hỏa. Nó chỉ ra rằng, trung bình, nó dày hơn nhiều so với lớp vỏ của hành tinh chúng ta.

Sao Hỏa không có mảng kiến ​​tạo. Đây có thể là một phần lý do tại sao hiện tại không có sự sống vĩ mô trên Sao Hỏa và cũng đóng một vai trò lớn trong hoạt động địa chất của hành tinh – hoặc thiếu nó. Việc thiếu các mảng kiến ​​tạo đang hoạt động có nghĩa là sao Hỏa có ít trận động đất hơn nhiều so với hành tinh của chúng ta. Đối với những nhà nghiên cứu muốn tìm hiểu cấu trúc của Hành tinh Đỏ, đó là cả một vấn đề.

Hố sâu nhất mà chúng ta đã đào trên Trái đất có độ sâu khoảng 12 km. Vì vậy, chúng ta thậm chí không thể đến gần lớp phủ, chứ đừng nói đến lõi. Nhưng chúng ta có thể đánh giá các đặc tính bên trong hành tinh của chúng ta bằng cách phân tích các trận động đất. Động đất gửi sóng âm thanh (thường được gọi là sóng địa chấn). Những sóng này di chuyển khắp hành tinh và dựa trên cách chúng di chuyển qua lớp dưới bề mặt, các nhà khoa học có thể suy ra một số tính chất của hành tinh.

Trong trường hợp này, một trận động đất mạnh 4,6 độ richter — không mạnh bằng tiêu chuẩn của Trái đất, nhưng có lẽ lớn bằng những trận động đất trên Sao Hỏa.

Doyeon Kim, nhà địa chấn học tại Viện Địa vật lý tại ETH Zurich, đồng thời là một trong những tác giả của nghiên cứu, cho biết: “Trận động đất này đã tạo ra sóng địa chấn mạnh di chuyển dọc theo bề mặt sao Hỏa.

Sóng từ các trận động đất bao quanh hành tinh nhiều lần, với sóng bề mặt bao quanh bề mặt.

“Từ trận động đất này, trận động đất lớn nhất được ghi lại trong toàn bộ nhiệm vụ InSight, chúng tôi đã quan sát thấy sóng bề mặt bao quanh sao Hỏa tới ba lần”, nhà địa chấn học và tác giả chính của một nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí, cho biết. Thư nghiên cứu địa vật lý.

Để có được thông tin về cấu trúc của lớp vỏ sao Hỏa, các nhà nghiên cứu đã đo tốc độ các sóng này lan truyền ở các tần số khác nhau. Sau đó, họ so sánh thông tin này với dữ liệu trọng lực và các quan sát khác.

Da dầy

Các nhà nghiên cứu kết luận rằng lớp vỏ Trái đất có độ dày trung bình từ 42 đến 56 kilômét (26 – 35 dặm) — tức là dày hơn 70% so với trên Trái đất. Lớp vỏ lục địa trên Trái đất dày từ 21 đến 27 kilômét (13 – 17 dặm). Để so sánh, lớp vỏ của mặt trăng dày từ 34 đến 43 kilômét (21 – 27 dặm).

“Điều này có nghĩa là lớp vỏ của Sao Hỏa dày hơn nhiều so với Trái đất hoặc Mặt trăng,” Kim nói. Nói chung, các thiên thể hành tinh nhỏ hơn trong hệ mặt trời của chúng ta có lớp vỏ dày hơn các thiên thể lớn hơn. Kim giải thích: “Chúng tôi may mắn được chứng kiến ​​trận động đất này. Trên Trái đất, chúng ta sẽ gặp khó khăn trong việc xác định độ dày của vỏ Trái đất khi sử dụng cùng cường độ của các trận động đất xảy ra trên Sao Hỏa. Mặc dù sao Hỏa nhỏ hơn Trái đất nhưng nó vận chuyển năng lượng địa chấn hiệu quả hơn.”

Nhìn chung, lớp vỏ thay đổi từ khoảng 10 km (6 dặm) trên lưu vực tác động đến 90 km (56 dặm) đầy ấn tượng. Nhưng sao Hỏa cũng có một tính hai mặt kỳ lạ. Bán cầu bắc phẳng hơn nhiều so với bán cầu nam. Hơn nữa, dữ liệu trọng lực từ các quỹ đạo của sao Hỏa cho thấy bán cầu bắc của hành tinh có lực hấp dẫn thấp hơn một chút. Điều này thường có nghĩa là đá ít đậm đặc hơn.

Nhưng nghiên cứu mới này cho thấy khác.

Họ viết: “Dựa trên các quan sát địa chấn và dữ liệu trọng lực, chúng tôi chỉ ra rằng mật độ vỏ trái đất ở vùng đất thấp phía bắc và cao nguyên phía nam là tương tự nhau. Ngược lại, lớp vỏ ở bán cầu nam kéo dài đến độ sâu lớn hơn ở bán cầu bắc. “Phát hiện này rất thú vị và cho phép thảo luận khoa học về nguồn gốc và cấu trúc của lớp vỏ sao Hỏa trong một thời gian dài,” Kim nói.

Sao Hỏa nóng và lạnh

Một kết luận khác có thể được rút ra từ nghiên cứu. Đặc biệt, về nhiệt.

Nếu các nhà nghiên cứu biết độ dày của lớp vỏ Trái đất, họ cũng có thể ước tính nguồn nhiệt bên trong của hành tinh đến từ đâu. Trong trường hợp của Trái đất, nhiệt bên trong đến từ khi hành tinh hình thành, từ vật chất lõi đặc hơn chìm vào tâm hành tinh và từ sự phân rã của các nguyên tố phóng xạ. Trong trường hợp của sao Hỏa, sự phân rã phóng xạ này dường như xảy ra trong lớp vỏ.

“Nghiên cứu của chúng tôi cung cấp một cách để hành tinh tạo ra nhiệt và giải thích lịch sử nhiệt của sao Hỏa,” Kim nói. Các khu vực có nhiều yếu tố nhiệt và phóng xạ cũng có thể chỉ ra hoạt động của núi lửa. Điều này vẫn đang được tranh luận. Một số nhà nghiên cứu tin rằng hoạt động núi lửa trên sao Hỏa đã dừng lại từ lâu, nhưng bằng chứng mới này cho thấy nó có thể không đơn giản như vậy.

Tham khảo tạp chí: Kim D et.al: Độ dày lớp vỏ toàn cầu được tiết lộ bởi sóng bề mặt quay quanh sao Hỏa. Thư nghiên cứu địa vật lý, 50, e2023GL103482. doi:external page10.22541/essoar.167810298.85030230/v1call_made