Bilim insanları, Kızıl Gezegen Mars'ın en derinliklerini incelediklerinde oldukça beklenmedik bir yapı ile karşılaştılar. NASA'nın InSight keşif aracından elde edilen sismik veriler, Mars'ın iç çekirdeğinde yaklaşık 600 kilometre çapında katı bir kütle olduğunu gösteriyor. Bu bulgu, daha önceki çalışmaların Mars'ın çekirdeğinin tamamen sıvı olduğu yönündeki görüşleriyle çelişmekle kalmıyor, aynı zamanda güncel Mars çekirdeği anlayışımızla da uyuşmuyor.
Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden sismolog Huixing Bi liderliğindeki bir ekip, yaptıkları açıklamada, "Mars için katı bir iç çekirdeğe sahip olmak alışılmadık bir durumdu" ifadelerini kullandı. Ekip, daha önceki araştırmaların Mars çekirdeğinin önemli miktarda hafif element içerdiğini öne sürdüğünü, bunun da katılaşma sıcaklığını düşürdüğünü ve nispeten yüksek sıcaklık göz önüne alındığında çekirdeğin kristalleşmesinin olası görünmediğini belirtti.
Mars'ın iç yapısını haritalandırmak, ancak son yıllarda mümkün olabildi. NASA'nın InSight aracı, depremler ve meteor çarpmaları tarafından üretilen dalgaları kaydedebilen bir sismometreye sahip. Bu dalgalar, gezegenin içinde farklı yoğunluktaki maddelere farklı tepkiler vererek yayılıyor. Elde edilen sonuç, gezegen büyüklüğünde bir 'röntgen' gibi, ancak akustik dalgalardan oluşuyor.
InSight, 2018'den 2022'ye kadar dört yıl boyunca Mars'ın derinliklerindeki titreşimleri izleyerek yüzlerce olaya ilişkin veri topladı. Bu veriler, Mars'ın iç yapısının ilk ayrıntılı haritasını oluşturdu ve Dünya'ya benzer bir yapı ortaya koydu: sert bir kabuk, sıvı bir manto ve merkezde yoğun bir çekirdek. Ancak Dünya ve Mars arasındaki bazı kritik farklar gezegenin iç yapısıyla ilgili. Bu nedenle Bi ve ekibi, Mars'ın potansiyel olarak yumuşak ve esnek çekirdeği hakkında daha fazla bilgi edinmek istedi.
Araştırmacılar, "Dünya'nın aksine Mars'ın günümüzde küresel bir manyetik alanı yok" açıklamasında bulundu. Bunun yerine, kabuğunun bazı kısımlarının güçlü bir şekilde manyetize olduğunu ve bunun da Mars'ın geçmişte bir manyetik alana sahip olduğunu gösterdiğini belirttiler. Bir gezegenin küresel manyetik alanı, çekirdeğindeki "dinamo" tarafından desteklenir ve bu, sıvı dış çekirdekteki termal ve kompozisyonel konveksiyon kombinasyonuna bağlıdır. Dünya'da, hafif elementler çekirdek kristalleşmesi sırasında sıvıda tercihli olarak kalır ve iç çekirdek sınırında artık yüzen bir sıvı bırakır. Bu mekanizmanın günümüzde Dünya'nın manyetik alanını sürdürmede önemli bir rol oynadığı düşünülüyor. Mars'ta ise işlerin farklı ilerlediği görülüyor.
Dünya'nın katmanlarına ilişkin araştırmalar, birden fazla sismik istasyondan gelen deprem verilerine dayanıyor. Mars'ta ise InSight, sadece tek bir konumda zaman geçirdi. Bunu telafi etmek için araştırmacılar, büyük kaya parçalarının Mars yüzeyine çarpmasıyla gezegen boyunca yayılan akustik dalgaları gönderen çarpma olaylarına güvendiler. Yüksek sinyal-oranına sahip 23 çarpma olayını belirlediler ve Dünya'daki çoklu istasyon verilerine uygulanan sismik dizi analiz tekniklerini kullandılar.
Araştırmacılar, "Bu yaklaşım, belirli sismik fazları, istasyona varışlarına, belirtilen geliş açılarına ve varış zamanlarına göre seçmemizi sağladı. Bunu yaparak, Mars çekirdeğinin tam ortasından geçen ve iç çekirdek sınırından yansıyan dalgaları tespit edebildik, bu da katı bir iç çekirdek için kritik gözlemler sağlıyor" dediler.
Mars çekirdeğinin bileşimi, Dünya'nınkinden biraz farklı görünüyor. Mars'ın çekirdeği de çoğunlukla demirden oluşuyor, ancak daha yüksek oranda sülfür, oksijen ve karbon içeriyor. Bu hafif elementlerin, karışımın katılaşma sıcaklığını düşürmesi bekleniyor. Ancak Mars çekirdeği bu sıcaklıktan önemli ölçüde daha sıcak olduğu için, bilim insanları çekirdeğin tamamen yumuşak olması gerektiğini düşünüyordu.
Sismik dalgalar, bir gezegenin içinden nasıl hareket ettiklerine göre sınıflandırılır. P dalgaları en hızlı olanlardır ve kabuk ve mantodan geçer. K dalgaları, dış çekirdekten geçen dalgalardır. I dalgaları iç çekirdekten geçen dalgalardır, küçük harf 'i' ise iç çekirdeğin dış sınırından seken bir dalgayı temsil eder. Bu harfler, bir dalganın yolunu tanımlamak için birleştirilebilir; örneğin, PKiKP dalgaları manto, dış çekirdek, iç çekirdekten yansıma, dış çekirdek ve manto boyunca hareket eder.
Araştırmacılar, kendi verilerinde sadece bir değil, birden fazla dalganın Mars'ın katı bir iç çekirdeğinin varlığını ayrı ayrı gösterdiğini buldular. "PKiKP dalgasını tespit etmek tek başına güçlü bir kanıt olsa da, PKKP'nin beklenenden daha erken gelmesini de görüyoruz, bu da daha fazla doğrulama sağlıyor. Bunun ötesinde, modelimiz daha uzak mesafelerdeki PKiKP, PKIIKP ve hatta iç çekirdekten geçen yeni bir PKPPKP dalı dahil olmak üzere diğer iç çekirdekle ilgili fazları öngörüyor ve verilerimiz bunları doğruluyor" şeklinde konuştular.
Ekip, "Bu çoklu fazlar, birbirlerini çapraz doğruladıkları ve tutarlı bir şekilde aynı sonuca işaret ettikleri için çok önemlidir: Mars gerçekten de katı bir iç çekirdeğe sahip." dedi. Bunun tam olarak nasıl gerçekleştiği şu anda belirsiz. Ekibin sonuçlarını tekrarlamaya çalışmak için sıcaklık, basınç ve kompozisyon koşullarının yanı sıra ağır ve hafif elementlerin nasıl bölündüğünü araştırmak için modelleme yapılması gerekecek. Ancak bu sonuçlar heyecan verici. Bu ileri keşif, Mars'ın dinamosunu ve küresel manyetik alanını nasıl kaybettiği hakkında daha derin bilgiler sağlayabilir. Ayrıca, bilim insanlarının yaşam barındırmaya en uygun olduğuna inandığı kayalık gezegenlerin nasıl evrimleştiği hakkında da bilgi verebilir. Araştırmacılar, "Mars'ın iç çekirdeğinin boyutu ve özellikleri, gezegenin termal ve kimyasal evrimini anlamak için kritik bir referans noktasıdır. İç çekirdeğin oluşumuna ve bunun Mars'ın manyetik alanının tarihi üzerindeki etkilerine daha net bir resim kazanmak, tercihen karşılaştırmalı gezegenbilim çerçevesinde daha ayrıntılı modelleme gerektirecektir" ifadelerini kullandılar.
