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Porosity and hydrous alteration of the Martian crust from InSight seismic data

Knapmeyer-Endrun, Brigitte und Adam, Ludmila und Carrasco, Sebastian und Golombek, M. und Kim, Doyeon und Knapmeyer, Martin und Miljkovic, K. und Plesa, Ana-Catalina und Warner, N. und Wieczorek, M. (2025) Porosity and hydrous alteration of the Martian crust from InSight seismic data. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 366. Elsevier. doi: 10.1016/j.pepi.2025.107383. ISSN 0031-9201.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
21MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031920125000779

Kurzfassung

The composition and layering of the Martian crust provide important constraints on planetary crustal evolution as well as on present-day conditions, e.g., with regard to the presence of liquid water or ice. The seismic data of the InSight mission yielded new and critical information on crustal structure at several locations on Mars. Here, we use rock physical models to investigate the range of lithologies, porosities and alteration scenarios compatible with seismic P- and S-wave velocities as well as vP/vS ratios from InSight. We find that present-day crustal porosity extends to 20–25 km depth at all sampled locations, with large Noachian impacts as main drivers for the creation of porosity, and viscous pore closure as likely agent of removal of porosity at depth, resulting in a discontinuous increase in seismic velocities. Spatially heterogeneous seismic velocities can be related to differences in porosity that could be caused by subsequent localized magmatic activity. At the InSight landing site, where seismic data indicate a four-layered crust, hydrated minerals as traces of aqueous alteration are present throughout the crust, though the water within these minerals could be fairly limited at 0.3 wt% or less. The most likely types of hydrated minerals are also consistent with a post-depositional environment that was limited in water. The velocity increase at about 10 km depth beneath InSight can either be attributed to a change in composition from felsic to basaltic, or to a change in porosity by the deposition of Utopia ejecta. A felsic component to the crust, e.g. due to impact-generated buoyant partial melts, can accordingly not be excluded, but would not be present globally. Seismic and geological constraints for the layer at approximately 200 m to 2000 m depth beneath the lander strongly favor basaltic Noachian sediments saturated with a mixture of up to 10 % ice and brine. However, the lateral extent of this present day aquifer is not constrained by the available data.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/220126/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Porosity and hydrous alteration of the Martian crust from InSight seismic data
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Knapmeyer-Endrun, Brigittebrigitte.knapmeyer-endrun (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3309-6785198764703
Adam, LudmilaUniversity of Auckland, New ZealandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Carrasco, SebastianRuhr-University Bochum, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Golombek, M.Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, USAhttps://orcid.org/0000-0002-1928-2293NICHT SPEZIFIZIERT
Kim, DoyeonImperial College London, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knapmeyer, MartinMartin.Knapmeyer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0319-2514NICHT SPEZIFIZIERT
Miljkovic, K.Space Science and Technology Centre, School of Earth and Planetary Science, Curtin University, Perth, AustraliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plesa, Ana-CatalinaAna.Plesa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3366-7621NICHT SPEZIFIZIERT
Warner, N.SUNY at GeneseoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wieczorek, M.Institut de Physique du Globe de Paris, Univ Paris Diderot, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2025
Erschienen in:Physics of the Earth and Planetary Interiors
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:366
DOI:10.1016/j.pepi.2025.107383
Verlag:Elsevier
ISSN:0031-9201
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Mars, Kruste, Porosität, Wasser
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 - Exploration des Sonnensystems
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Raumflugbetrieb und Astronautentraining > Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC)
Institut für Planetenforschung > Planetenphysik
Hinterlegt von: Knapmeyer-Endrun, Brigitte
Hinterlegt am:04 Dez 2025 19:25
Letzte Änderung:04 Dez 2025 19:25

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