Впервые создана подробная карта внутреннего строения Марса

Посадочный модуль Mars InSight зафиксировал около 733 маршевых землетрясений и использовал информацию о 35 из них, чтобы сформировать картину коры, мантии и ядра. Это первый раз, когда сейсмические данные были использованы для исследования недр планеты, отличной от Земли, и это важный шаг к пониманию эволюции каменистых планет Солнечной системы.

Эти землетрясения выявили толщину и структуру коры и мантии, а также удивительно большое жидкое ядро ​​с низкой плотностью. Результаты были описаны в трех статьях, опубликованных в Science; они представляют собой совершенно потрясающий подвиг научной изобретательности и упорного труда.

"Это исследование выпадает раз в жизни", - сказал планетарный сейсмолог Саймон Штелер из ETH Zurich в Швейцарии. "Ученым потребовались сотни лет, чтобы измерить ядро ​​Земли; после миссий Аполлона им потребовалось 40 лет, чтобы измерить ядро Луны. InSight потребовалось всего два года, чтобы измерить ядро ​​Марса".

Землетрясения - действительно чудесные вещи. Они расходятся от точки своего происхождения, распространяются по планете, луне или звезде. То, как эти сейсмические волны распространяются через определенные материалы и отражаются от них, позволяет сейсмологам наносить на карту внутренности основных объектов.

До относительно недавнего времени Марс не считался особенно геологически активным. У него нет тектонических плит, а есть один дискретный слой коры. Хотя есть древние вулканические регионы, новой вулканической активности не наблюдалось. У него также нет глобального магнитного поля, которое на Земле создается динамо-машиной - внутренней вращающейся, конвектирующей и электропроводящей жидкостью (ядром), которая преобразует кинетическую энергию в магнитную энергию, раскручивая магнитное поле в космос.

Однако недавние наблюдения показали, что красная планета не так мертва, как мы думали. Были намеки на вулканическую активность. А в апреле 2019 года InSight обнаружил свои самые первые толчки из недр Марса - наконец, прямое свидетельство марсотрясений.

IPGP

С тех пор было занесено в каталог более 700 маршевых землетрясений, около 35 из которых были достаточно сильными для сейсмического картирования, даже при работе с ограничениями InSight: здесь, на Земле, сейсмическое картирование проводится с использованием нескольких станций мониторинга. InSight - это всего лишь один зонд.

"Прямые сейсмические волны от землетрясения немного похожи на звук наших голосов в горах: они производят эхо", - пояснил планетный сейсмолог Филипп Логнонне из Парижского университета во Франции. "И именно эти эхо, отраженные от ядра, или на границе кора-мантия, или даже на поверхности Марса, мы искали в сигналах, благодаря их сходству с прямыми волнами".

Как выяснили исследователи, самый верхний слой оказался неожиданно пористым, а корка на месте посадки неожиданно стала тонкой. Это предполагает высокую долю радиоактивных элементов в коре, что означает, что мы могли неправильно понять состав коры в предыдущих моделях.

"Сейсмология может измерить в основном контрасты скоростей. Это различия в скорости распространения сейсмических волн в разных материалах", - сказала Брижит Кнапмайер-Эндрун из Кельнского университета в Германии.

"Очень похоже на оптику, мы можем наблюдать такие явления, как отражение и преломление. Что касается коры, мы также извлекаем выгоду из того факта, что кора и мантия состоят из разных горных пород с сильным скачком скорости между ними".

В следующем документе зондировали мантии, и обнаружили , что он состоит из одного слоя породы, с твердой литосферы, простирающейся от 400 до 600 км. Это контрастирует с литосферой Земли, которая имеет толщину около 100 километров; однако обе литосферы, вероятно, имеют нижнюю область, где материал начинает немного плавиться и медленно перемещается.

Как и кора, мантия Марса, вероятно, также обогащена радиоактивными элементами.

"Сейсмические данные подтвердили, что Марс предположительно когда-то был полностью расплавлен, прежде чем разделиться на кору, мантию и ядро, которые мы видим сегодня, но они отличаются от земных", - сказал геофизик Амир Хан из ETH Zurich. "Толстая литосфера хорошо согласуется с моделью Марса как планеты с одной плитой".

Наконец, в третьей статье исследовалось ядро ​​Марса и его границы. Во-первых, исследователи обнаружили, что мантия Марса, вероятно, имеет только один слой, в отличие от двух слоев мантии Земли.

Во-вторых, ядро ​​намного больше, чем мы думали ранее, с радиусом около 1830 километров. Это огромно - более половины планетарного радиуса в 3390 километров и на 200 километров больше, чем предполагалось.

Сейсмические данные также предполагают, что ядро ​​жидкое, хотя больший размер указывает на более низкую плотность, чем считалось ранее. Это означает, что ядро, вероятно, содержит более легкие элементы, такие как сера, кислород, углерод и водород, в дополнение к железу и никелю, что имеет значение для минералогии границы ядро-мантия.

Эта информация может помочь нам выяснить, как Марс потерял свое динамо-устройство и связанное с ним магнитное поле - информация, которая, в свою очередь, может помочь нам лучше понять планетарные динамо-машины и магнитные поля в целом и Земли в частности.

"Миссия InSight предоставила уникальную возможность получить эти данные", - сказал сейсмолог и геолог Доменико Джардини из ETH Zurich. "Но мы далеки от завершения анализа всех данных - Марс по-прежнему представляет нам множество загадок, в первую очередь, образовался ли он в то же время и из того же материала, что и наша Земля".

Напомним, ранее сообщалось, что сейсмометр марсианского зонда укрыли специальным колпаком.

Источник