Как устроен подземный мир Марса: первые данные межпланетной станции InSight lander

Исследования Красной планеты позволили ученым создать карту ее строения вплоть до расплавленного ядра.

Если на Земле подземные толчки и колебания коры называют землетрясениями, то на другой планете эти явления именуют по-другому. Например, на Марсе геофизики их обозначают «марс-землетрясениями». Толчки и колебания, происходящие на Красной Планете, ученые используют для определения глубины коры и ее структуры.

фото: naked-science.ru

Работа геофизиков позволила сделать внутреннюю карту планеты, показав ее существенные отличия от Земли. У Марса ядро гораздо больше земного, оно теплое и липкое.

В 2018 году на Марс была отправлен аппарат НАСА под названием InSight lander. Он существенно отличается от марсоходов, которые изучают поверхность планеты. Аппарат InSight стационарный, в нем установлены специальные инструменты, позволяющие изучать структуру и подземное строение Марса. Перед миссией поставлена простая цель: изучить подземное строение планеты, понять ее эволюцию и состав.

В исследованиях аппарат использует сверхчувствительный сейсмометр, который измеряет марсовые землетрясения. В настоящее время оборудование зафиксировало 733 таких толчков. Всего самых сильных землетрясений на Марсе было 35, сейсмологические данные которых были использованы тремя международными исследовательскими группами для выявления структуры планеты. Результаты исследований опубликованы в журнале Science.

Ведущий автор исследования Амир Хан, сотрудник ETH Zurich, пояснил: «Мы занимаемся поиском эха. При обнаружении прямого звука – землетрясения, мы изучаем эхо отражателя в глубинах недр планеты».

Целью исследований Хана является мантия Марса, расположенная на глубине 1560 км от уровня поверхности. Согласно теории, мантия имеет только один каменистый слой, в то время как у Земли таких слоев два.

Другая команда исследователей с помощью марсианских землетрясений напрямую вычислила толщину коры планеты. Оказалось, что она тоньше, чем ранее считалось.

Геофизик Бриджит Кнапмейер-Эндрюн, сотрудник университета Кельна (Германия), ведущий автор исследования земной коры, объяснил: «С помощью сейсмологии можно измерять контрасты скоростей, то есть возникающие различия скоростей сейсмических волн в разных материалах. Принцип действия схож с оптикой, мы также наблюдаем явления преломления и отражения. В отношении земной коры мы извлекли полезную информацию из факта – мантия и кора состоят из разных пород, что становится причиной сильного скачка скорости между ними».

То есть, сравнивая скорость марс-землетрясения распространения волн внутри, становится возможным определить структуру земной коры. В результате удалось обнаружить, что кора имеет два либо три слоя; первый слой находится под InSight и расположен на удалении 8 км, второй слой лежит на 20 км ниже.

По мнению Кнапмейер-Эндруна, под этим слоем может начинаться мантия, что показывает, насколько тонкая кора в сравнении с континентальной земной корой.

Однако ученые не исключат, что может существовать и третий слой, толщина которого около 39 км.

Расплавленное ядро Марса

Данные заключительного исследования показали, что радиус ядра может составлять около 1830 км, и начало его на половине расстояния между поверхностью и центром Марса. У Земли ядро гораздо меньше. Исследование подтвердило, что ядро Марса расплавлено в центре. У Земли расплавлена только внешняя часть ядра, а внутри оно твердое.

Ведущий автор третьей статьи, Саймон Штелер из ETH Zurich, сказал: «Проведенное исследование, пожалуй, единственный шанс. Для измерения ядра Земли ученым потребовались сотни лет; после миссий «Аполлона» прошло еще 40 лет, после чего ученые смогли вычислить параметры ядра Луны. А для измерения ядра Марса ИнСайт потратил всего два года.

Важно получить четкое представление о структуре и составе внутренней части Марса, что позволит понять эволюцию развития планеты. Это необходимо в планетарном масштабе для определения причин эволюции солнечной системы и понимания, почему миры настолько разные. Это делает марсианские исследования захватывающими, поскольку нужно найти причину, почему эта планета не похожа на Землю.

Аппарат ИнСайт стал ключевым инструментом для получения необходимых данных. До посадки модуля на Марс все исследования на этой планете происходили на основании данных его поверхности, которые были собраны марсоходами и орбитальными аппаратами. Инсайт продолжает поиск новых, более мощных землетрясений на Марсе.