Maar dat deed het wel: het bewoog opeens.
Er zijn alweer twee jaar verstreken sinds de Insight-lander op de rode planeet arriveerde. Sindsdien graaft de hamerboor die door de marslander op het oppervlak werd geïnstalleerd, zich een ongeluk. Ondertussen heeft de seismometer waar Insight mee is uitgerust al meerdere marsbevingen gedetecteerd. Maar dat is niet het enige wat dit instrument opmerkt. Want tot grote verbazing van onderzoekers blijkt dat de seismometer ook zonsverduisteringen detecteert.
Zonsverduistering op Mars
Als je op Mars staat, zou je de Marsmaan Phobos om de vijf uur van west naar oost langs de hemel zien bewegen. Ongeveer één keer per jaar staat Phobos precies tussen de zon en Mars in. Hierdoor ontstaan er binnen drie dagen één tot zeven zonsverduisteringen. Zoals je hier uit kan opmaken, komen zonsverduisteringen dus veel vaker op Mars dan op aarde voor, wanneer onze maan voor de zon langs kruist. “De verduisteringen op mars zijn echter korter – ze duren slechts 30 seconden – en zijn nooit totaal,” legt seismoloog Simon Stähler uit.
In april 2019 waren de eerste reeks zonsverduisteringen zichtbaar vanaf de landingsplaats van Insight, die zich sinds november 2018 in de regio Elysium Planitia bevindt. Zoals verwacht werden deze zonsverduisteringen geregistreerd door de zonnecellen van de marslander. “Als Phobos voor de zon staat, bereikt er minder zonlicht de zonnecellen,” vertelt Stähler. “Die produceren op hun beurt dus minder elektriciteit. De afname van de blootstelling aan het licht veroorzaakt door de schaduw van Phobos kunnen we meten.” En inderdaad, de stroomopbrengst nam met maar liefst 30 procent af. De weerinstrumenten van Insight gaven echter geen atmosferische veranderingen aan. Maar verrassend genoeg reageerden andere instrumenten van de marslander wel op de zonsverduisteringen.
Seismometer
Zowel de seismometer als de magnetometer waar marslander Insight mee uitgerust is, bleken de zonsverduisteringen op te merken. Dat de magnetometer aansloeg heeft hoogstwaarschijnlijk te maken met de afname van de elektriciteit van de zonnecellen. “We hadden echter niet verwacht dat ook de seismometer op de zonsverduistering zou reageren,” stelt Stähler. “Het is een ongebruikelijk signaal.”
Kanteling
De seismometer bleek tijdens de zonsverduistering ineens te bewegen en een bepaalde richting op te kantelen. “Deze kanteling is ongelofelijk klein,” merkt Stähler op. Maar hoe gering dit effect ook was, het was nog steeds onmiskenbaar. De vraag is natuurlijk waarom de seismometer ineens bewoog. “De meest voor de hand liggende verklaring zou de zwaartekracht van Phobos zijn, vergelijkbaar met hoe de maan van de aarde de getijden veroorzaakt,” zegt Stähler. Maar al gauw werd dit idee van tafel geveegd. Als dat de verklaring zou zijn, dan zou de seismometer veel vaker moeten bewegen; elke vijf uur wanneer Phobos voorbij schuift en dus niet alleen tijdens zonsverduisteringen.
Koele grond
De onderzoekers neigen in hun studie naar een andere oorzaak. “Tijdens een eclips koelt de grond af,” vertelt onderzoeker Martin van Driel. “Hierdoor vervormt de grond waardoor het instrument kantelt.” En dat lijkt inderdaad de beste verklaring. De infraroodsensor mat tijdens de kortstondige zonsverduistering namelijk een temperatuurdaling van zo’n twee graden Celsius. Hierdoor zou de seismometer iets schuin kunnen komen te staan.
Deze theorie wordt kracht bijgezet door een eerdere gebeurtenis op aarde. In het Zwarte Woud-observatorium, gelegen in een verlaten Duitse zilvermijn, ontdekte onderzoeker Rudolf Widmer-Schnidrig een soortgelijk fenomeen. Een medewerker vergat tijdens een seismometertest het licht uit te doen. De warmte die werd afgegeven door de 60-watt gloeilamp bleek voldoende om het bovenste laagje graniet in de grond te verwarmen. Hierdoor helde de seismometer een beetje naar één kant.
De kleine kanteling van Insight’s seismometer komt nu eigenlijk wel goed van pas. De onderzoekers denken namelijk dat ze dankzij deze kanteling de omloopbaan van Marsmaan Phobos nauwkeuriger in kaart kunnen brengen. De positie van Insight is de meest zorgvuldig gemeten locatie op Mars. Door dus precies de begin- en eindtijd van de zonsverduistering te bepalen, kan de baan van Phobos heel nauwgezet worden berekend. En dat is weer van belang voor toekomstige ruimtemissies. Het Japanse ruimteagentschap JAXA is bijvoorbeeld van plan om in 2024 een sonde naar de manen van Mars te sturen en monsters van Phobos mee terug naar de aarde te brengen. “Om dat te doen moeten ze heel precies weten waar ze naartoe vliegen,” aldus Stähler.
Preciezere gegevens over de baan van Phobos zouden bovendien meer licht kunnen werpen op de innerlijke werking van Mars. Terwijl onze eigen maan steeds een stukje verder van de aarde af beweegt, valt Phobos juist geleidelijk terug naar Mars. Het betekent dat het maantje over zo’n dertig tot vijftig miljoen jaar op de rode planeet zal neerstorten. “We kunnen deze beweging van Phobos gebruiken om in te schatten hoe elastisch en dus hoe warm het binnenste van Mars is,” legt onderzoeker Amir Khan uit. Uiteindelijk hopen de onderzoekers te achterhalen of Mars is gevormd uit hetzelfde materiaal als de aarde. Ook hopen ze te kunnen verklaren waarom de aarde een platentektoniek, een dichte atmosfeer en leven ondersteunt, terwijl Mars al deze kenmerken mist.
