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First observations of core-transiting seismic phases on Mars

Irving, J. C. E. und Lekic, V. und Duran, C. und Drilleau, M. und Kim, D. und Rivoldini, A. und Khan, A. und Samuel, Henri und Antonangeli, D. und Banerdt, W.B. und Beghein, C. und Bozdag, E. und Ceylan, S. und Charalambous, C. und Clinton, J. und Davis, Paul und Garcia, R. und Giardini, D. und Horleston, A. und Huang, Quancheng und Hurst, K. und Kawamura, T. und King, Scott und Knapmeyer, Martin und Li, J. und Lognonne, P. und Maguire, R. und Panning, M. und Plesa, Ana-Catalina und Schimmel, M. und Schmerr, N. und Stähler, S. und Stutzmann, Éléonore und Xu, Z. (2023) First observations of core-transiting seismic phases on Mars. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), 120 (18), e2217090120. National Academy of Sciences. doi: 10.1073/pnas.2217090120. ISSN 0027-8424.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
29MB

Offizielle URL: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2217090120

Kurzfassung

We present the first observations of seismic waves propagating through the core of Mars. These observations, made using seismic data collected by the InSight geophysical mission, have allowed us to construct the first seismically constrained models for the elastic properties of Mars’ core. We observe core-transiting seismic phase SKS from two farside seismic events detected on Mars and measure the travel times of SKS relative to mantle traversing body waves. SKS travels through the core as a compressional wave, providing information about bulk modulus and density. We perform probabilistic inversions using the core-sensitive relative travel times together with gross geophysical data and travel times from other, more proximal, seismic events to seek the equation of state parameters that best describe the liquid iron-alloy core. Our inversions provide constraints on the velocities in Mars’ core and are used to develop the first seismically based estimates of its composition. We show that models informed by our SKS data favor a somewhat smaller (median core radius = 1,780 to 1,810 km) and denser (core density = 6.2 to 6.3 g/cm3) core compared to previous estimates, with a P-wave velocity of 4.9 to 5.0 km/s at the core–mantle boundary, with the composition and structure of the mantle as a dominant source of uncertainty. We infer from our models that Mars’ core contains a median of 20 to 22 wt% light alloying elements when we consider sulfur, oxygen, carbon, and hydrogen. These data can be used to inform models of planetary accretion, composition, and evolution.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/195471/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:First observations of core-transiting seismic phases on Mars
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Irving, J. C. E.University of Bristol, School of Earth Sciences, Bristol, United KingdomNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lekic, V.Department of Geology, University of Maryland, College Park, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Duran, C.Institute of Geophysics, ETH Zürich, Zürich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Drilleau, M.ISAE-SUPAERO, Toulouse University, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kim, D.ETH Zurich, Swiss Federal Institute of Technology, Zurich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rivoldini, A.Royal Observatory of Belgium And Université catholique de Louvain, Earth and Life Institute (ELI), Georges Lemaître Centre for Earth and Climate Research (TECLIM), BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Khan, A.Institut für Geophysik, ETH Zürich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Samuel, HenriInstitut de Physique du Globe de Paris, CNRS, Université de Paris, Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Antonangeli, D.Sorbonne Université - MNHN - CNRS - IMPMC, Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Banerdt, W.B.Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Beghein, C.UCLANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bozdag, E.Department of Geophysics, Colorado School of Mines, Golden, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ceylan, S.Institute of Geophysics, ETH Zurich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Charalambous, C.Department of Electrical and Electronic Engineering, Imperial College, South Kensington Campus, London, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Clinton, J.Swiss Seismological Service, ETH Zürich, Zürich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Davis, PaulUniversity of California, Los Angeles, Department of Earth, Planetary, and Space Sciences, Los Angeles, CA, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Garcia, R.ISAE-SUPAERO, Toulouse University, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Giardini, D.Institute of Geophysics/Swiss Seismological Service, Swiss Federal Institute of Technology, (ETHZ), Honggerberg, CH-3093 Zurich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Horleston, A.University of BristolNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Huang, QuanchengDepartment of Geophysics, Colorado School of Mines, Golden, CO 80401NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hurst, K.JPL, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kawamura, T.Institut de Physique du Globe de Paris, Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
King, ScottVirginia Tech Geosciences, Blacksburg, VA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knapmeyer, MartinMartin.Knapmeyer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0319-2514NICHT SPEZIFIZIERT
Li, J.UCLANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lognonne, P.IPGP - ParisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maguire, R.Department of Geology, University of Maryland, College Park, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Panning, M.Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, PasadenaUSANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plesa, Ana-CatalinaAna.Plesa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3366-7621NICHT SPEZIFIZIERT
Schimmel, M.Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume AlmeraNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmerr, N.Department of Geology, University of Maryland, College Park, MD 20742https://orcid.org/0000-0002-3256-1262NICHT SPEZIFIZIERT
Stähler, S.ETH, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stutzmann, ÉléonoreInstitut de Physique du Globe de Paris, Université Paris Diderot, Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Xu, Z.Institut de Physique du Globe, Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 April 2023
Erschienen in:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:120
DOI:10.1073/pnas.2217090120
Seitenbereich:e2217090120
Verlag:National Academy of Sciences
ISSN:0027-8424
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Mars InSight Seismology SKS Core
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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
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetenphysik
Hinterlegt von: Knapmeyer, Dr. Martin
Hinterlegt am:14 Jun 2023 12:03
Letzte Änderung:28 Nov 2023 13:06

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