Mentre il sismometro di InSight ha aspettato pazientemente il prossimo grande terremoto per illuminare il suo interno e definire la sua struttura crosta-mantello-nucleo, due scienziati, Takashi Yoshizaki (Università di Tohoku) e Bill McDonough (Università di Tohoku e Università del Maryland, Parco del Collegio), hanno costruito un nuovo modello compositivo per Marte. Hanno usato rocce di Marte e misurazioni da satelliti in orbita per prevedere la profondità del suo confine nucleo-mantello, alcuni 1, 800 km sotto la superficie e sono stati in grado di suggerire che il suo nucleo contiene moderate quantità di zolfo, ossigeno e idrogeno come elementi leggeri.

Yoshizaki spiega, "Conoscere la composizione e la struttura interna dei pianeti rocciosi ci parla delle condizioni di formazione, come e quando il nucleo si separò dal mantello, e la tempistica e la quantità di crosta estratta dal mantello."

I primi astronomi usavano le distanze di separazione e i periodi orbitali dei pianeti e delle loro lune per determinare le dimensioni, massa e densità di questi corpi. Le odierne astronavi orbitanti forniscono maggiori dettagli sulla forma e la densità di un pianeta, ma la distribuzione della densità al suo interno è rimasta sconosciuta. Il profilo sismico di un pianeta fornisce questa visione critica. Quando un terremoto scuote un pianeta, le onde sonore viaggiano attraverso il suo interno a velocità controllate dalla sua composizione interna e dalla temperatura. Forti contrasti di densità, Per esempio, roccia contro acciaio, fa sì che le onde sonore rispondano in modo diverso, rivelando la profondità del confine nucleo-mantello e i dettagli della probabile composizione di questi strati.

Alla fine del XIX secolo, gli scienziati hanno ipotizzato un nucleo metallico all'interno della Terra, ma fu solo nel 1914 che i sismologi ne dimostrarono l'esistenza a una profondità di 2, 900 chilometri. I sismologi hanno rivelato la struttura dell'interno del pianeta, che aiuta a localizzare le fonti e comprendere la natura dei terremoti. I quattro sismometri lunari installati dagli astronauti dell'Apollo hanno definito la struttura nucleo-mantello-crosta della luna. Marte, il secondo pianeta più esplorato, ha ricevuto il suo primo sismometro dalla missione InSight a metà del 2018.

I modelli compositivi per un pianeta vengono sviluppati riunendo i dati delle rocce superficiali, osservazioni fisiche e meteoriti condritiche, i mattoni primitivi dei pianeti. Questi meteoriti sono miscele di roccia e metallo, come i pianeti, che sono composti da solidi accumulati dalla prima nebulosa solare. Diverse proporzioni di ossidi di magnesio, silicio e ferro e leghe di ferro e nichel costituiscono questi solidi.

Yoshizaki aggiunge, "Abbiamo scoperto che il nucleo di Marte è solo circa un sesto della sua massa, mentre per la Terra, è un terzo della sua massa." Questi risultati sono coerenti con Marte che ha più atomi di ossigeno della Terra, un nucleo più piccolo, e una superficie rosso ruggine. Hanno anche trovato abbondanze di elementi volatili più elevate su Marte rispetto alla Terra, Per esempio, zolfo e potassio, ma meno di questi elementi che nei meteoriti condritici.

Il sismometro della missione InSight della NASA testerà direttamente questo nuovo modello di Marte quando definirà la profondità del confine tra nucleo e mantello marziano. Tali modelli compositivi per Marte e la Terra forniscono indizi sull'origine e la natura dei pianeti e le condizioni per la loro abitabilità.