Под поверхностью Марса остались свидетельства насильственного прошлого планеты

Каменистый материал, ударивший в Марс, сейчас разбросан огромными комками по всей мантии планеты и дает подсказки о внутреннем строении Марса и его древнем прошлом.

Об этом рассказывают в NASA, передают OstanniPodii.com.

Глубоко под поверхностью планеты были обнаружены фрагменты, которые, вероятно, являются остатками от массивных ударов, произошедших на Марсе 4,5 миллиарда лет назад. Открытие было сделано благодаря снятому с эксплуатации посадочному аппарату NASA InSight, который зафиксировал эти находки перед окончанием миссии в 2022 году.

Древние удары высвободили достаточно энергии, чтобы расплавить участки ранней коры и мантии размером с континент, превратив их в огромные магматические океаны, одновременно погрузив обломки ударного тела и марсианские обломки глубоко в недра планеты.

Невозможно точно сказать, что именно упало на Марс: ранняя Солнечная система была заполнена различными каменистыми объектами, которые могли это сделать, включая некоторые настолько большие, что фактически были протопланетами. Остатки этих ударов до сих пор существуют в виде комков размером до 4 километров в диаметре, разбросанных по всей мантии Марса. Они являются свидетельством, которое сохранилось только на таких планетах, как Марс, где отсутствие тектонических плит не позволило внутренней части планеты быть перемешанной, как это происходит на Земле в результате процесса, известного как конвекция.

Об этом открытии было сообщено 28 августа в исследовании, опубликованном в журнале Science.

«Мы никогда раньше не видели внутреннюю часть планеты в таких деталях и с такой четкостью», — сказал главный автор работы Константинос Чараламбус из Имперского колледжа Лондона. «Мы видим мантию, усеянную древними фрагментами. То, что они сохранились до наших дней, свидетельствует о том, что мантия Марса эволюционировала медленно в течение миллиардов лет. На Земле такие особенности, вероятно, были бы в значительной степени уничтожены».

InSight, который управлялся Лабораторией реактивного движения NASA в Южной Калифорнии, разместил первый сейсмометр на поверхности Марса в 2018 году. Этот чрезвычайно чувствительный прибор зафиксировал 1319 марсотрясений до окончания миссии посадочного модуля в 2022 году.

Марсотрясения генерируют сейсмические волны, которые изменяются при прохождении через различные виды материалов, что дает ученым возможность исследовать внутреннее строение планеты. На сегодняшний день команда InSight измерила размер, глубину и состав коры, мантии и ядра Марса. Последнее открытие относительно состава мантии свидетельствует о том, сколько еще интересного ждет нас в данных InSight.

«Мы знали, что Марс является капсулой времени, которая содержит записи о его раннем формировании, но не ожидали, что с помощью InSight мы сможем увидеть все так четко», — сказал Том Пайк из Имперского колледжа Лондона, соавтор исследования.

Охота на марсотрясения

На Марсе нет тектонических плит, которые вызывают марсотрясения, похожие на землетрясения на нашей планете. Но на Земле есть два других типа землетрясений, которые также происходят на Марсе: те, которые вызваны трещинами в камнях под воздействием тепла и давления, и те, которые вызваны ударами метеоритов.

Согласно работе, опубликованной в начале этого года в Geophysical Research Letters, из этих двух типов удары метеоритов на Марсе создают высокочастотные сейсмические волны, которые проходят от коры глубоко в мантию планеты. Расположенная под корой планеты, мантия Марса может иметь толщину до 1550 километров и состоит из твердой породы, температура которой может достигать 1500 градусов Цельсия.

Задержанные сигналы

В новой статье в журнале Science описано восемь марсотресений, сейсмические волны которых содержали сильную высокочастотную энергию, достигавшую глубин мантии, где сейсмические волны претерпевали значительные изменения.

«Когда мы впервые увидели это в наших данных о марсотрясениях, мы подумали, что замедление происходило в марсианской коре», — сказал Пайк. «Но потом мы заметили, что чем дальше сейсмические волны проходят через мантию, тем больше задерживаются эти высокочастотные сигналы».

С помощью компьютерного моделирования на планетарном уровне команда увидела, что замедление и смешивание происходили только тогда, когда сигналы проходили через небольшие локализованные области в мантии. Они также определили, что эти области, похоже, являются комками материала, состав которого отличается от состава окружающей мантии.

Разгадав одну загадку, команда сосредоточилась на другой: как эти комки туда попали.

Вернувшись в прошлое, они пришли к выводу, что комки, вероятно, попали туда в виде гигантских астероидов или другого каменистого материала, который упал на Марс в начале существования Солнечной системы, образовав океаны магмы, когда они проникли глубоко в мантию, принеся с собой фрагменты коры и мантии.

Чараламбус сравнивает эту картину с разбитым стеклом — несколько крупных осколков с множеством более мелких фрагментов. Эта картина согласуется с большим выделением энергии, которое разбросало много фрагментов материала по всей мантии. Она также хорошо согласуется с современными представлениями о том, что в начале существования Солнечной системы астероиды и другие планетарные тела регулярно бомбардировали молодые планеты.

На Земле кора и верхняя часть мантии постоянно перерабатываются тектоническими плитами, которые толкают край плиты в горячее внутреннее ядро, где благодаря конвекции более горячий, менее плотный материал поднимается, а более холодный, более плотный материал опускается. В отличие от этого, на Марсе нет тектонических плит, и его внутреннее ядро циркулирует гораздо медленнее. Тот факт, что такие мелкие структуры все еще видны сегодня, по словам Чараламбуса, «говорит нам, что Марс не подвергся интенсивному перемешиванию, которое сгладило бы эти неровности».

Таким образом, Марс может указать на то, что может скрываться под поверхностью других каменистых планет, не имеющих тектонических плит, включая Венеру и Меркурий.

• Марс