On tullut aika katsoa Marsin sisään

NASAn InSight-luotain antaa ihmisille ensimmäistä kertaa mahdollisuuden nähdä naapuriplaneettamme sisärakenteen, sillä aiemmat Mars-luotaimet ovat tutkineet ainoastaan planeetan pintaa. Uuden luotaimen on tarkoitus mitata punaisen planeetan lämpöä ja myös mahdollisia maanjäristyksiä, jotka voivat antaa entistä tarkempaa tietoa Marsin sisustan kerroksista ja kuinka planeetta on alun perin syntynyt.

Kotiplaneetallamme seismometrejä eli maanliikkeen värähtelyiden mittareita on varsin tiheästi. Marsissa niitä tulee kuitenkin olemaan vain yksi, joten tiedon analyysissä täytyy raa'an voiman sijaan panostaa vähäisen tiedon älykkääseen ja tarkkaan käyttöön. Jyväskylän yliopiston matematiikan ja tilastotieteen laitoksen tutkijatohtori, dosentti Joonas Ilmavirta kehittää yhteistyökumppaneidensa kanssa matemaattista globaalin seismologian teoriaa, jonka avulla voi esimerkiksi mallintaa planeettojen rakennetta.

– Tavoitteenamme on pystyä vetämään luotettavia johtopäätöksiä koko planeetan rakenteesta, kun mittaukset tehdään yhdestä pisteestä planeetan pinnalla, selventää Ilmavirta.

Jyväskyläläismatematiikalla näkee Marsin sisään

Tutkimuksessa hyödynnetään useita eri ilmiöitä, kuten Marsin maanjäristyksiä, meteoriittien osumia sekä sekalaista taustakohinaa. Erilaiset kolahdukset saavat Marsin värähtelemään kuin rummun, ja InSight-laskeutujan Euroopassa suunniteltu ja rakennettu SEIS-mittari voi muun muassa kuunnella tuon rummun ääntä. Merkittävässä roolissa on uusi geometrinen näkökulma. Enää ei ajatella, että maanjäristysaallot kaareutuvat äänennopeuden vaihtelun takia, vaan että aallot kulkevat suoraan epäeuklidisessa geometriassa, jonka kaarevuus johtuu äänennopeuden vaihtelusta.

– Tämä muistuttaa painovoimateoriassa sata vuotta sitten tapahtunutta näkökulmamuutosta. Newton kuvaili, miten Maapallon rata kaareutuu Auringon massan takia, mutta Einsteinin kuvauksessa Maapallo kulkeekin suoraan geometriassa, jota Auringon massa kaareuttaa, vertaa Ilmavirta.

Samoja geometrisia ideoita on alettu hyödyntää myös seismologisessa tutkimuksessa kotiplaneetallamme. Jyväskylän yliopiston inversio-ongelmien ryhmässä tutkitaan laajasti fysikaalisiin sovelluksiin liittyviä epäsuoran mittaamisen ongelmia geometrisilla ja muilla matemaattisilla työkaluilla.

Lisätietoja:

• Dosentti Joonas Ilmavirta, joonas.ilmavirta@jyu.fi, +358408054743 ja +358405946842
• Tietoa InSight-laskeutujasta: https://mars.nasa.gov/insight
• Kuvia laskeutujasta: https://mars.nasa.gov/insight/multimedia/images