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Seismic detection of a deep mantle discontinuity within Mars by InSight
Huang, Quancheng und Schmerr, N. und King, Scott und Kim, Doyeon und Rivoldini, Attilio und Plesa, Ana-Catalina und Samuel, Henri und Maguire, R. und Karakostas, F. und Lekic, V. und Charalambous, C. und Collinet, Max und Myhill, R. und Antonangeli, D. und Drilleau, M. und Bystricky, M. und Bollinger, Caroline und Michaut, Chloe und Gudkova, T. und Irving, J. und Horleston, A. und Fernando, B. und Leng, K. und Nissen-Meyer, T. und Bejina, F. und Bozdag, E. und Beghein, C. und Waszek, L. und Siersch, Nicki und Scholz, J.-R. und Davis, P. und Lognonne, P. und Pinot, Baptiste und Widmer-Schnidrig, R. und Panning, Mark P. und Smrekar, S. und Spohn, Tilman und Pike, W.T. und Giardini, D. und Banerdt, W.B.
(2022)
Seismic detection of a deep mantle discontinuity within Mars by InSight.
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), 119 (42).
National Academy of Sciences.
doi: 10.1073/pnas.2204474119.
ISSN 0027-8424.
Dieses Archiv kann nicht den Volltext zur Verfügung stellen. Offizielle URL: https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2204474119 KurzfassungConstraining the thermal and compositional state of the mantle is crucial for deciphering the formation and evolution of Mars. Mineral physics predicts that Mars’ deep mantle is demarcated by a seismic discontinuity arising from the pressure-induced phase transformation of the mineral olivine to its higher-pressure polymorphs, making the depth of this boundary sensitive to both mantle temperature and composition. Here, we report on the seismic detection of a midmantle discontinuity using the data collected by NASA’s InSight Mission to Mars that matches the expected depth and sharpness of the postolivine transition. In five teleseismic events, we observed triplicated P and S waves and constrained the depth of this discontinuity to be 1,006 ± 40 km by modeling the triplicated waveforms. From this depth range, we infer a mantle potential temperature of 1,605 ± 100 K, a result consistent with a crust that is 10 to 15 times more enriched in heat-producing elements than the underlying mantle. Our waveform fits to the data indicate a broad gradient across the boundary, implying that the Martian mantle is more enriched in iron compared to Earth. Through modeling of thermochemical evolution of Mars, we observe that only two out of the five proposed composition models are compatible with the observed boundary depth. Our geodynamic simulations suggest that the Martian mantle was relatively cold 4.5 Gyr ago (1,720 to 1,860 K) and are consistent with a present-day surface heat flow of 21 to 24 mW/m2. elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/192508/ |
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag |
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Titel: | Seismic detection of a deep mantle discontinuity within Mars by InSight |
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Autoren: | Autoren | Institution oder E-Mail-Adresse | Autoren-ORCID-iD | ORCID Put Code |
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Huang, Quancheng | Department of Geology, University of Maryland, College Park, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Schmerr, N. | Department of Geology, University of Maryland, College Park, MD 20742 | https://orcid.org/0000-0002-3256-1262 | NICHT SPEZIFIZIERT | King, Scott | Virginia Tech Geosciences, Blacksburg, VA, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Kim, Doyeon | University of Maryland College Park, Department of Geology, College Park, MD, United States | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Rivoldini, Attilio | Royal Observatory of Belgium, Brussels, Belgium | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Plesa, Ana-Catalina | Ana.Plesa (at) dlr.de | https://orcid.org/0000-0003-3366-7621 | NICHT SPEZIFIZIERT | Samuel, Henri | Institut de Physique du Globe de Paris, CNRS, Université de Paris, Paris, France | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Maguire, R. | Department of Geology, University of Maryland, College Park, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Karakostas, F. | Department of Geology, University of Maryland, College Park, MD, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Lekic, V. | Department of Geology, University of Maryland, College Park, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Charalambous, C. | Department of Electrical and Electronic Engineering, Imperial College, South Kensington Campus, London, UK | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Collinet, Max | Max.Collinet (at) dlr.de | https://orcid.org/0000-0002-8791-9751 | NICHT SPEZIFIZIERT | Myhill, R. | School of Earth Sciences, University of Bristol | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Antonangeli, D. | Sorbonne Université - MNHN - CNRS - IMPMC, Paris, France | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Drilleau, M. | institut de physique du globe, paris, france | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Bystricky, M. | Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université Toulouse III Paul Sabatier, CNRS, 31062 Toulouse, France | https://orcid.org/0000-0002-7433-9758 | NICHT SPEZIFIZIERT | Bollinger, Caroline | Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université Toulouse III Paul Sabatier, CNRS, 31062 Toulouse, France | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Michaut, Chloe | Université Paris Diderot, Institut de Physique du Globe de Paris, Sorbonne Paris Cité, Paris, France; Université de Lyon, Laboratoire de Géologie, Terre, Planète, Environnement, École Normale Supérieure de Lyon, Lyon, France | https://orcid.org/0000-0002-2578-0117 | NICHT SPEZIFIZIERT | Gudkova, T. | Géoazur, University of Nice Sophia Antipolis, Valbonne, France; Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Irving, J. | Princeton University | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Horleston, A. | University of Bristol | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Fernando, B. | Department of Earth Sciences, University of Oxford | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Leng, K. | Department of Earth Sciences, University of Oxford | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Nissen-Meyer, T. | Department of Earth Sciences, University of Oxford | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Bejina, F. | Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université Toulouse III Paul Sabatier, CNRS, 31062 Toulouse, France | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Bozdag, E. | Géoazur, University of Nice Sophia Antipolis, Valbonne, France | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Beghein, C. | UCLA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Waszek, L. | Physical Sciences Group, James Cook University, Douglas, QLD 4811, Australia | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Siersch, Nicki | Sorbonne Université - MNHN - CNRS - IMPMC, Paris, France | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Scholz, J.-R. | Max Planck Institute for Solar System Research, Göttingen, Germany | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Davis, P. | UCLA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Lognonne, P. | IPGP - Paris | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Pinot, Baptiste | Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace, Toulouse Cedex 04, France | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Widmer-Schnidrig, R. | Institut für Geophysik, Universität Stuttgart, Stuttgart, Germany | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Panning, Mark P. | California Institute of Technology, Jet Propulsion Laboratory | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Smrekar, S. | Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Spohn, Tilman | Tilman.Spohn (at) dlr.de | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Pike, W.T. | Department of Electrical and Electronic Engineering, Imperial College, London SW7 2AZ, UK | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Giardini, D. | Institute of Geophysics/Swiss Seismological Service, Swiss Federal Institute of Technology, (ETHZ), Honggerberg, CH-3093 Zurich, Switzerland | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Banerdt, W.B. | Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT |
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Datum: | 10 Oktober 2022 |
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Erschienen in: | Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) |
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Referierte Publikation: | Ja |
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Open Access: | Ja |
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Gold Open Access: | Nein |
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In SCOPUS: | Ja |
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In ISI Web of Science: | Ja |
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Band: | 119 |
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DOI: | 10.1073/pnas.2204474119 |
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Verlag: | National Academy of Sciences |
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ISSN: | 0027-8424 |
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Status: | veröffentlicht |
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Stichwörter: | Mars, InSight, Mantle transition zone, Seismic discontinuity |
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HGF - Forschungsbereich: | Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr |
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HGF - Programm: | Raumfahrt |
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HGF - Programmthema: | Erforschung des Weltraums |
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DLR - Schwerpunkt: | Raumfahrt |
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DLR - Forschungsgebiet: | R EW - Erforschung des Weltraums |
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DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | R - Projekt InSight - HP3, R - Exploration des Sonnensystems |
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Standort: |
Berlin-Adlershof
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Institute & Einrichtungen: | Institut für Planetenforschung > Planetenphysik |
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Hinterlegt von: |
Plesa, Dr. Ana-Catalina
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Hinterlegt am: | 20 Dez 2022 15:02 |
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Letzte Änderung: | 03 Nov 2023 13:31 |
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