A távoli és kihalt Elysium Planitia síkságon egy magányos robot sajátos nehézségekkel küszködik: sehogyan sem tudja kiszabadítani a talajba ragadt mérőberendezését, amire küldetésének elvégzéséhez feltétlenül szüksége lenne. A szonda egyik fontos feladata az idegen bolygó talajában zajló hőáramlási folyamatok megfigyelése lenne, amire jelenlegi állapotában képtelen, a bonyolult eszköz mozdíthatatlanul beékelődött a vöröses porréteg alatt található kőzetekbe. A másik mérőeszköze azonban hirtelen nem várt eseményt jelez: egy nagyon halványan érzékelhető rengés jeleit észleli, ami valahogy más, mint a korábban detektált szeizmikus zajok.

Később kiderült, ez az első valódi rengés, amit a Marson valaha mértek, az első marsrengés nyomait sikerült rögzíteni az űreszköznek.

"Ez a jel nem hasonlított semmire, amit korábban láttunk" - nyilatkozta Mark Panning, a NASA Jet Propulsion Laboratory munkatársa az esetről, amire 2019. április 6-án került sor, az InSight szonda 128-adik marsi napján.

A landolóegységet, amely az előző év novemberében érkezett meg a Mars egyenlítőjének közelébe, a bolygó szerkezetének tanulmányozására készítették fel: a két fő tudományos eszköze a Német Űrközpont (DLR) által épített, a hőmérsékleti adatok gyűjtésére alkalmas berendezés, a HP3 (Heat and Physical Properties Probe), aminek része a szerencsétlen módon a talajba akadt, "vakondok" névre keresztelt eszköz is, valamint a francia Centre National d’Études Spatiales által készített SEIS (Seismic Experiment for Internal Structure), ami a szeizmológiai kutatásokat végzi. A vakondok egy önmagát automata módon a talajba fúró mérőberendezés, ami a szondához kapcsolódva adatokat küldött volna három-öt méter mélységből az ott uralkodó hőmérsékleti körülményekről és ezzel hozzájárult volna a Mars evolúciójának megértéséhez, de már a fúrásának első perceiben elakadt nagyjából 30 centiméteres mélységben.

A földi irányítóközpont hónapokig tartó vizsgálatok során arra jutott, hogy a probléma nem csak a kőzettel van, hanem a nem megfelelő szögben álló struktúrával is, és, bár az eszközt kiszabadították fogságából, de a későbbi próbálkozások során sem sikerült többet haladni vele előre: az ásáshoz szükséges súrlódás hiánya miatt végül használhatatlannak bizonyult.

"Mindennel megpróbálkoztunk, de a Mars és a mi hősies vakondokunk összeférhetetlen maradt."

- nyilatkozta lemondóan Tilman Spohn, a HP3 projekt vezetője, mikor 2021 januárjában lefújták az InSight küldetésének ezen részét.

A marsrengések kutatása viszont eddigre rendkívül eredményesen alakult, a SEIS túlszárnyalta a kutatók elképzeléseit. A szeizmológiai mérések nem ekkor kezdődtek a Marson, az első leszállóegység, ami hasonló eszközt vitt magával a Viking 1 volt, ami az Utopia Planitia térségében végzett volna méréseket, ha a műszert sikerült volna működőképes állapotba hozni. A Viking 1-et hamarosan követő Viking 2 szeizmológiai mérései során azonban olyan mértékű zajt detektált a fedélzetén lévő berendezés, amelyekből nehéz volt kiszűrni a valódi rengések jeleit. A vibrációkat elsősorban a szél okozta, ami időnként porviharrá erősödött és, noha egy esetben potenciális rengés nyomát észlelték a mérések során, de bizonyított és nagyobb méretű talajmozgásra, illetve ennek rögzítésére ekkor nem került sor.

Az InSight lett tehát az első olyan szonda, ami marsrengés jeleit fogta, és küldetése alatt több mint 1300 további alkalommal rögzített ilyen eseményeket, a felfedezések pedig világossá tették, hogy a marsi "földindulás" teljesen eltér a Földön megszokott természeti jelenségtől.

A megfigyelések szerint a leendő marsi telepeseknek nem kell tartania egy fenyegető katasztrófától, amit egy hirtelen bekövetkező marsrengés hozhat a nyakukra:

a legtöbb esetben a vibrációk jelei olyan elenyészőek, hogy csak a SEIS rendkívüli érzékenysége tette lehetővé a detektálásukat.

A NASA leírása szerint a műszer akár egy hidrogénatomnál is apróbb elmozdulást is képes érzékelni, ezért alkalmas a gyenge talajmozgások mérésére is, és a komplex kialakításának köszönhetően külön-külön vizsgálta a felszíni vibrációkat, amit a szél, a porviharok, egy-egy meteoritbecsapódás, vagy éppen egy földcsuszamlás okoz. Alapvetően ezek az események hozzák létre azt a zajt, amiből nehéz kiszűrni a valódi marsrengés jeleit, és ami a Vikingnek akadályt jelentett a munkája során, valamint a 2019. áprilisi első marsrengés érzékelés idején is emiatt nyilatkoztak nagy óvatossággal a kutatók az eredményekről. Az akkor mért rengés alig több, mint 1 magnitúdó erősségű volt, amit itt, a Földön alig lehetne észrevenni és a vibráció okozta zajról készített hangfelvételen is igencsak fel kell tekerni a hangerőt, hogy egyáltalán hallani lehessen valamit belőle.

Az InSight missziója 2022. december 20-án hivatalosan is véget ért, mivel a naplemeit annyira beterítette a por, hogy már nem termeltek elegendő energiát a működéshez, de a szonda a 2020-ban két évre meghosszabbított küldetése során így is minden eddiginél több információt szolgáltatott a vörös bolygó szerkezetéről és a marsrengések jellemzőiről. A vibrációk megfigyelése elsősorban azt a célt szolgálja, hogy a bolygó kérgének, köpenyének és magjának struktúráját vizsgálják a geológusok, mivel a rengések keltette rezgéshullámok ezeken a belső rétegeken keresztülhaladva sokat elárulnak az összetételükről, de a marsrengések eredetének feltárása is fontos kutatási területet jelent. A SEIS hat darab, 0,01 Hz-től 50 Hz-ig mérő szenzora által mért rengések két leggyakoribb formája:

• a magas frekvenciájú vibrációk, amelyek a Mars kérgének repedéseihez köthetőek
• az alacsony frekvenciájú rezgések, amelyek a köpenyből erednek

Ez utóbbi típus a ritkább, de a rengések alacsony energiája miatt a forrás felfedezése egyébként is főként az elvétve megjelenő, a Richter-skála szerinti 4-es, 5-ös erősségű rengés esetében lehetséges. A SEIS a zajok minimalizálása érdekében gyakran éjjel végezte a munkáját, mikor a szél elcsendesedett, így az egészen halvány jeleket is rögzítette, tavaly május 4-én azonban egy 5-ös erősségű rengést is sikerült észlelnie. Ez földi léptékkel csak közepes erejű, nem sok veszélyt tartogató földindulásnak számít, amiből számos akad a bolygó minden pontján (évente akár félmillió is), de a marsi körülmények között igazi "szörnyetegnek" tűnt a Jet Propulsion Laboratory beszámolója szerint. Ez volt eddig a legnagyobb marsrengés, amit valaha detektáltak, és a kiindulási forrása még nem egyértelmű, de az ehhez hasonló, nagyobb energiájú események sokat segíthetnek az eredetük utáni nyomozásban.

A Mars nem rendelkezik tektonikus lemezekkel, amelyek mozgása a Földön földrengések kiindulási alapja lehet, a marsrengéseket más okozza: a feltételezések szerint a kéreg repedezése, ami a folytonos hűlés és összehúzódás által generált feszültség következménye, emellett pedig a vulkanikus folyamatok, amelyek különösen a Cerberus Fossae régióban aktívak. A bolygó köpenyében zajló magma aktivitás szerepét elsősorban a nappal detektált rengések miatt vették számításba az Ausztrál Nemzeti Egyetem és a Kínai Tudományos Egyetem kutatói, akik 47 ilyen típusú rengés elemzése során jutottak arra a következtetésre, hogy a mélyben található olvadt kőzet mozgása okozta ezeket az eseményeket.

A marsi rengések egyelőre még kevéssé ismert jelenségnek számítanak az elmúlt évek adatgyűjtései után is, de abban már biztosak lehetünk, hogy a bolygó felszíne szeizmológiai szempontból jóval nyugodtabb hely, mint a földi otthonunk. Olyan drámai jelenetekre, amilyet a National Geographic Mars sorozatának Shake Up című részben láthattunk, nem nagyon lehet számítani, igaz, azt a fiktív katasztrófát is elsősorban az emberi tevékenység okozta.

Arra, hogy milyen érzés lehet egy marsrengés átélése, az ETH Zürich kutatói próbáltak választ találni és ennek érdekében meg is rendeztek egy "valódi" marsrengést, azonban a kísérlet nem realisztikus méretekben zajlott, hanem jócskán felerősítve: mintegy tízmilliószorosára növelték a jeleket, hogy minél jobban lehessen érzékelni és látni a hatást. A vizsgálat a Föld, a Hold és a Mars rengéseit kísérő mozgások összehasonlítását szolgálta, ezért volt szükség a változtatásra, így a holdrengések jeleit is egymilliószorosára erősítették.

A kísérletből jól látható, hogy milyen más hatást generálnak a földi longitudinális p-hullámok és a transzverzális s-hullámok, a holdi vibrációk, amelyek sokkal kevésbé fókuszáltak és tovább tartanak, valamint a magas frekvenciájú marsi rengések, amelyek teljesen más módon ringatják a szoba bútorait, mint a másik két égitest rezgéshullámai.

Ez a cikk eredetileg 2022.05.22-én jelent meg a Rakétán.

(Fotó: IPGP/Nicolas Sarter, NASA/JPL-Caltech/ETH Zürich, NASA/JPL-Caltech, IPGP/David Ducros, Getty Images/gremlin)

Akár egymillió embert is eltarthatna a Mars Amerikai kutatók szerint a megfelelő technológiák alkalmazásával száz év alatt fel lehetne építeni egy önfenntartó, egymillió fős kolóniát.