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Seismic Velocity Variations in a 3D Martian Mantle: Implications for the InSight Measurements

Plesa, Ana-Catalina und Bozdag, E. und Rivoldini, A. und Knapmeyer, Martin und McLennan, S M und Padovan, Sebastiano und Tosi, Nicola und Breuer, Doris und Peter, Daniel und Stähler, S. und Wieczorek, M. und van Driel, M und Khan, Amir und Spohn, Tilman (2021) Seismic Velocity Variations in a 3D Martian Mantle: Implications for the InSight Measurements. Journal of Geophysical Research: Planets, 126. Wiley. doi: 10.1029/2020JE006755. ISSN 2169-9097.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Offizielle URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2020JE006755

Kurzfassung

We use a large data set of 3D thermal evolution models to predict the distribution of present-day seismic velocities in the Martian interior. Our models show a difference between maximum and minimum S-wave velocity of up to 10% either below the crust, where thermal variations are largest, or at the depth of the olivine to wadsleyite phase transition, located at around 1000 – 1200 km depth. Models with thick lithospheres on average have weak low-velocity zones that extend deeper than 400 km, and seismic velocity variations in the uppermost 400 – 600 km that closely follow the crustal thickness pattern. For these cases the crust contains more than half of the total amount of heat producing elements. Models with limited crustal heat production have thinner lithospheres and shallower but prominent low-velocity zones that are incompatible with InSight observations. Seismic events suggested to originate in Cerberus Fossae indicate the absence of S-wave shadow zones in 25° - 30° epicentral distance. This result is compatible with previous best-fit models that require a large average lithospheric thickness and a crust containing more than half of the bulk amount of heat producing elements to be compatible with geological and geophysical constraints. Ongoing and future InSight measurements that will determine the existence of a weak low-velocity zone will directly bear on the crustal heat production.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/142510/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Seismic Velocity Variations in a 3D Martian Mantle: Implications for the InSight Measurements
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Plesa, Ana-CatalinaAna.Plesa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3366-7621NICHT SPEZIFIZIERT
Bozdag, E.Department of Geophysics, Colorado School of Mines, Golden, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rivoldini, A.Royal Observatory of BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knapmeyer, MartinMartin.Knapmeyer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0319-2514NICHT SPEZIFIZIERT
McLennan, S MDepartment of Geosciences, State University of New York at Stony Brook, Stony Brook, NY, 11794-2100, USA.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Padovan, SebastianoSebastiano.Padovan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tosi, Nicolanicola.tosi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4912-2848NICHT SPEZIFIZIERT
Breuer, DorisDoris.Breuer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9019-5304NICHT SPEZIFIZIERT
Peter, DanielKing Abdullah University of Science and Technology, Physical Sciences and Engineering, Thuwal, Saudi ArabiaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stähler, S.Institute of Geophysics, ETH Zurich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wieczorek, M.Département de Géophysique Spatiale et Planétaire, UMR7096, Institut de Physique du Globe de Paris, Saint-Maur, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
van Driel, MInstitute of Geophysics, ETH Zurich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Khan, AmirInstitute of Geophysics, ETH Zurich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Spohn, TilmanTilman.Spohn (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:14 Mai 2021
Erschienen in:Journal of Geophysical Research: Planets
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:126
DOI:10.1029/2020JE006755
Verlag:Wiley
ISSN:2169-9097
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Mars, InSight, Thermal evolution, Seismic velocities, Lithospheric thermal structure, Heat producing elements distribution
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt InSight - HP3, R - Exploration des Sonnensystems
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetenphysik
Hinterlegt von: Plesa, Dr. Ana-Catalina
Hinterlegt am:01 Jun 2021 08:44
Letzte Änderung:05 Dez 2023 07:33

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