Ученые впервые детектировали сейсмические волны, пройденные через марсианское ядро

Ученые впервые наблюдали сейсмические волны, проходящие через ядро Марса, и подтвердили предоставленные моделями прогнозы о составе ядра.

Об этом рассказывают в Университете Мэриленда (UMD), передают OstanniPodii.com.

Международная исследовательская группа использовала сейсмические данные, полученные аппаратом InSight, для прямого измерения свойств ядра Марса, обнаружив полностью жидкое ядро из железного сплава с высоким содержанием серы и кислорода. Полученные результаты дают новое представление о том, как формировался Марс, и о геологических различиях между Землей и Красной планетой, которые в конечном итоге могут сыграть роль в поддержании пригодности планеты для обитания.

Работа была опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences 24 апреля 2023 года.

«В 1906 году ученые впервые обнаружили ядро Земли, наблюдая за тем, как сейсмические волны от землетрясений влияют на него, проходя сквозь», - сказал доцент геологии UMD Ведран Лекич, второй автор опубликованной работы. «Более ста лет спустя мы применяем наши знания о сейсмических волнах на Марсе. С помощью InSight мы наконец узнаем, что находится в центре Марса, и что делает Марс таким похожим и одновременно отличным от Земли».

Сейсмометр аппарата InSight на поверхности Марса. Фотография сделана аппаратом 11 декабря 2022 года, на 1436 день, или сол, миссии.

Чтобы определить эти различия, команда проследила за развитием двух отдаленных сейсмических событий на Марсе, одно из которых было вызвано марсотрясением, а другое — сильным ударом, и обнаружила волны, прошедшие через ядро планеты. Сравнив время, которое понадобилось этим волнам, чтобы пройти сквозь Марс, с волнами, которые остались в мантии, и объединив эту информацию с другими сейсмическими и геофизическими измерениями, команда оценила плотность и сжимаемость материала, через который прошли волны. Результаты исследования показали, что Марс, скорее всего, имеет полностью жидкое ядро, в отличие от земного ядра, которое жидкое снаружи и твердое внутри.

Кроме того, команда выяснила детали химического состава ядра. В частности, удивительно большое количество легких элементов (элементов с низким атомным номером), а именно серы и кислорода, присутствующих во внутреннем слое Марса. Полученные командой результаты свидетельствуют о том, что пятая часть массы ядра состоит из этих элементов. Этот высокий процент резко отличается от сравнительно меньшей доли легких элементов в ядре Земли, что указывает на то, что ядро Марса гораздо менее плотное и более сжимаемое, чем ядро Земли, что означает разные условия формирования двух планет.

«Можно думать об этом следующим образом: свойства ядра планеты могут в целом рассказать о том, как сформировалась планета и как она динамично развивалась с течением времени. Конечным результатом процессов формирования и эволюции может быть либо создание, либо отсутствие условий, поддерживающих жизнь», - пояснил доцент геологии UMD Николас Шмерр, еще один соавтор работы. «Уникальность ядра Земли позволяет ему генерировать магнитное поле, которое защищает нас от солнечных ветров, позволяя нам сохранять воду. Ядро Марса не генерирует такой защитный щит, поэтому условия на поверхности планеты враждебны для жизни».

Хотя сейчас Марс не имеет магнитного поля, ученые предполагают, что когда-то существовал магнитный щит, подобный полю, генерируемому ядром Земли, благодаря следам магнетизма, сохранившимся в коре Марса. Лекич и Шмерр отметили, что это может означать, что Марс постепенно эволюционировал до своих теперешних условий, превратившись из планеты с потенциально пригодной для жизни средой в невероятно враждебную. По мнению исследователей, ключевую роль в этой эволюции играют условия в недрах планеты, а также сильные удары.

«В некотором смысле это похоже на головоломку», - говорит Лекич. «Например, в ядре Марса есть незначительные следы водорода. Это означает, что должны были существовать определенные условия, которые позволили водороду там оказаться, и мы должны понять эти условия, чтобы понять, как Марс превратился в ту планету, которой он является сегодня».

Выводы команды в конечном итоге подтвердили точность текущих модельных оценок, направленных на раскрытие слоев, скрытых под поверхностью планеты. Для таких геофизиков, как Лекич и Шмерр, подобные исследования также прокладывают путь для будущих экспедиций, ориентированных на геофизику, на другие небесные тела, включая такие планеты, как Венера и Меркурий.

«Это была огромная работа, в которой были привлечены самые современные сейсмологические методы, отточенные на Земле, в сочетании с новыми результатами, полученными физиками минералов, и знаниями членов команды, которые моделируют, как планетарные внутренности меняются со временем», - отметила Джессика Ирвинг, старший преподаватель Бристольского университета и первый автор исследования. «Но работа окупилась, и теперь мы знаем гораздо больше о том, что происходит внутри марсианского ядра».

«Несмотря на то, что миссия InSight завершилась в декабре 2022 года после четырех лет сейсмического мониторинга, мы все еще анализируем собранные данные», - сказал Лекич. «InSight будет продолжать влиять на то, как мы понимаем формирование и эволюцию Марса и других планет в течение многих лет».

.