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In-situ regolith seismic velocity measurement at the InSight landing site on Mars

Brinkman, Nienke und Schmelzbach, C. und Sollberger, D. und Pierick, J. und Edme, P. und Haag, T. und Kedar, S. und Hudson, T.L. und Andersson, F. und Driel, Martin van und Nicollier, T. und Robertsson, J. und Giardini, D. und Spohn, Tilman und Krause, Christian und Grott, Matthias und Knollenberg, Jörg und Hurst, K. und Rochas, L. und Vallade, J. und Blandin, S. und Lognonne, P. und Pike, W.T. und Banerdt, B. (2022) In-situ regolith seismic velocity measurement at the InSight landing site on Mars. Journal of Geophysical Research: Planets, 127 (10), e2022JE007229. Wiley. doi: 10.1029/2022JE007229. ISSN 2169-9097.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022JE007229

Kurzfassung

InSight's seismometer package SEIS was placed on the surface of Mars at about 1.2 m distance from the thermal properties instrument HP3 that includes a self-hammering probe. Recording the hammering noise with SEIS provided a unique opportunity to estimate the seismic wave velocities of the shallow regolith at the landing site. However, the value of studying the seismic signals of the hammering was only realised after critical hardware decisions were already taken. Furthermore, the design and nominal operation of both SEIS and HP3 are non-ideal for such high-resolution seismic measurements. Therefore, a series of adaptations had to be implemented to operate the self-hammering probe as a controlled seismic source and SEIS as a high-frequency seismic receiver including the design of a high-precision timing and an innovative high-frequency sampling workflow. By interpreting the first-arriving seismic waves as a P-wave and identifying first-arriving S-waves by polarisation analysis, we determined effective P- and S-wave velocities of vP = 114+43-20 m/s and vS = 60+11-7 m/s, respectively, from around 2,000 hammer stroke recordings. These velocities likely represent bulk estimates for the uppermost several 10's of cm of regolith. An analysis of the P-wave incidence angles provided an independent vP/vS ratio estimate of 1.84+0.89-0.35 that compares well with the traveltime based estimate of 1.92+0.52-0.28. The low seismic velocities are consistent with those observed for low-density unconsolidated sands and are in agreement with estimates obtained by other methods.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/148669/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:In-situ regolith seismic velocity measurement at the InSight landing site on Mars
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Brinkman, NienkeETH ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmelzbach, C.ETH Swiss Federal Institute of Technology, Zurich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sollberger, D.ETH Swiss Federal Institute of Technology, Zurich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pierick, J.Institute of Geophyisics, ETH ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Edme, P.Institute of Geophyisics, ETH ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Haag, T.Institute of Geophyisics, ETH ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kedar, S.jet propulsion laboratory, pasadena, ca, usaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hudson, T.L.Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Andersson, F.Institute of Geophyisics, ETH ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Driel, Martin vanInstitute of Geophysics, ETH Zurich, Zurich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nicollier, T.WSLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Robertsson, J.ETH Swiss Federal Institute of Technology, Zurich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Giardini, D.Institute of Geophysics/Swiss Seismological Service, Swiss Federal Institute of Technology, (ETHZ), Honggerberg, CH-3093 Zurich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Spohn, TilmanTilman.Spohn (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Krause, ChristianChristian.Krause (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grott, MatthiasMatthias.Grott (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8613-7096NICHT SPEZIFIZIERT
Knollenberg, JörgJoerg.Knollenberg (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hurst, K.JPL, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rochas, L.Centre National d’Etudes Spatiales, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vallade, J.CNES French National Center for Space StudiesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Blandin, S.CNES French National Center for Space StudiesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lognonne, P.IPGP - ParisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pike, W.T.Department of Electrical and Electronic Engineering, Imperial College, London SW7 2AZ, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Banerdt, B.Jet Propulsion Laboratory, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2022
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:127
DOI:10.1029/2022JE007229
Seitenbereich:e2022JE007229
Verlag:Wiley
ISSN:2169-9097
Status:veröffentlicht
Stichwörter:InSight Mars HP3 Regolith Seismology Seismic Velocity
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
Standort: Berlin-Adlershof , Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetare Sensorsysteme
Institut für Planetenforschung > Planetenphysik
Raumflugbetrieb und Astronautentraining > Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC)
Hinterlegt von: Grott, Dr.rer.nat. Matthias
Hinterlegt am:05 Okt 2022 14:13
Letzte Änderung:28 Jun 2023 13:34

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