Учені вперше детектували сейсмічні хвилі, пройдені через марсіанське ядро

Вчені вперше спостерігали сейсмічні хвилі, що проходять через ядро Марса, і підтвердили надані моделями прогнози про склад ядра.

Про це розповідають в Університеті Мериленду (UMD), передають OstanniPodii.com.

Міжнародна дослідницька група використовувала сейсмічні дані, отримані апаратом InSight, для прямого вимірювання властивостей ядра Марса, виявивши повністю рідке ядро із залізного сплаву з високим вмістом сірки й кисню. Отримані результати  дають нове уявлення про те, як формувався Марс, і про геологічні відмінності між Землею та Червоною планетою, які зрештою можуть зіграти роль у підтримці придатності планети для проживання.

Роботу було опубліковано в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences 24 квітня 2023 року.

“У 1906 році вчені вперше виявили ядро Землі, спостерігаючи за тим, як сейсмічні хвилі від землетрусів впливають на нього, проходячи крізь”, - сказав доцент геології UMD Ведран Лекич, другий автор опублікованої роботи. “Понад сто років потому ми застосовуємо наші знання про сейсмічні хвилі на Марсі. За допомогою InSight ми нарешті дізнаємося, що знаходиться в центрі Марса, та що робить Марс таким схожим і водночас відмінним від Землі”.

Сейсмометр апарату InSight на поверхні Марсу. Фотографія зроблена апаратом 11 грудня 2022 року, на 1436 день, або сол, місії.

Щоб визначити ці відмінності, команда простежила за розвитком двох віддалених сейсмічних подій на Марсі, одна з яких була спричинена марсотрясінням, а інша — сильним ударом, і виявила хвилі, що пройшли через ядро планети. Порівнявши час, який знадобився цим хвилям, щоб пройти крізь Марс, з хвилями, які залишилися в мантії, і об'єднавши цю інформацію з іншими сейсмічними та геофізичними вимірами, команда оцінила щільність і стисливість матеріалу, через який пройшли хвилі. Результати дослідження показали, що Марс, найімовірніше, має повністю рідке ядро, на відміну від земного ядра, яке рідке зовні й тверде всередині.

Крім того, команда з'ясувала деталі хімічного складу ядра. Зокрема, напрочуд велику кількість легких елементів (елементів з низьким атомним номером), а саме сірки й кисню, присутніх у внутрішньому шарі Марса. Отримані командою результати свідчать про те, що п'ята частина маси ядра складається з цих елементів. Цей високий відсоток різко відрізняється від порівняно меншої частки легких елементів у ядрі Землі, що вказує на те, що ядро Марса набагато менш щільне й більш стисливе, ніж ядро Землі, що означає різні умови формування двох планет.

“Можна думати про це таким чином: властивості ядра планети можуть в цілому розповісти про те, як сформувалася планета та як вона динамічно розвивалася з плином часу. Кінцевим результатом процесів формування та еволюції може бути або створення, або відсутність умов, що підтримують життя”, - пояснив доцент геології UMD Ніколас Шмерр, ще один співавтор роботи. “Унікальність ядра Землі дає змогу йому генерувати магнітне поле, яке захищає нас від сонячних вітрів, дозволяючи нам зберігати воду. Ядро Марса не генерує такий захисний щит, тому умови на поверхні планети ворожі для життя”.

Хоча наразі Марс не має магнітного поля, вчені припускають, що колись існував магнітний щит, подібний до поля, що генерується ядром Землі, завдяки слідам магнетизму, що збереглися в корі Марса. Лекич і Шмерр зазначили, що це може означати, що Марс поступово еволюціонував до своїх теперішніх умов, перетворившись з планети з потенційно придатним для життя середовищем на неймовірно вороже. На думку дослідників, ключову роль у цій еволюції відіграють умови в надрах планети, а також сильні удари.

“У певному сенсі це схоже на головоломку”, - каже Лекич. “Наприклад, у ядрі Марса є незначні сліди водню. Це означає, що повинні були існувати певні умови, які дозволили водню там опинитися, і ми повинні зрозуміти ці умови, щоб зрозуміти, як Марс перетворився на ту планету, якою він є сьогодні”.

Висновки команди в кінцевому підсумку підтвердили точність поточних модельних оцінок, спрямованих на розкриття шарів, прихованих під поверхнею планети. Для таких геофізиків, як Лекич і Шмерр, подібні дослідження також прокладають шлях для майбутніх експедицій, орієнтованих на геофізику, на інші небесні тіла, зокрема й такі планети, як Венера та Меркурій.

“Це була величезна робота, в якій були долучені найсучасніші сейсмологічні методи, відточені на Землі, у поєднанні з новими результатами, отриманими фізиками мінералів, і знаннями членів команди, які моделюють, як планетарні нутрощі змінюються з часом”, - зазначила Джессіка Ірвінг, старша викладачка Бристольського університету та перша авторка дослідження. “Але робота окупилася, і тепер ми знаємо набагато більше про те, що відбувається всередині марсіанського ядра”.

“Попри те, що місія InSight завершилася в грудні 2022 року після чотирьох років сейсмічного моніторингу, ми все ще аналізуємо зібрані дані”, - сказав Лекич. “InSight продовжуватиме впливати на те, як ми розуміємо формування та еволюцію Марса та інших планет протягом багатьох років”.

.