Марс был полностью расплавлен: что ученые узнали об анатомии красной планеты
С начала 2019 года в рамках миссии InSight исследователи регистрируют и анализируют землетрясения. Для этого используется сейсмометр, электроника для сбора данных и контроля, разработанные в ETH Zurich. Применяя полученные данные, эксперты измерили ядро, кору и мантию Марса. В итоге они сумели кое-что выяснить об анатомии Красной планеты и, как следствие, всей Солнечной системы.
Марс когда-то был полностью расплавленным
Мы знаем, что Земля состоит из оболочек: тонкая кора из твердой легковесной породы окружает толстую мантию из вязкой массивной породы, которая, в свою очередь, охватывает ядро, состоящее из никеля и железа. Предполагается, что планеты земного типа, в том числе Марс, имеют идентичную структуру. «Сейсмические сведения подтвердили, что Марс когда-то, возможно, находился в расплавленном состоянии, прежде чем разделиться на ядро, кору и мантию. Но эти элементы от земных отличаются», - говорит Амир Хан, ученый из Института геофизики ETH Zurich и Цюрихского университета. Вместе со своим коллегой по ETH Саймоном Штелером он проанализировал данные миссии НАСА InSight, в которой ETH Zurich участвует под руководством профессора Доменико Джардини.
На Марсе нет тектоники плит
Исследователи обнаружили, что толщина коры в зоне посадки зонда около экватора Красной планеты составляет от 15 до 47 км. Такая тонкая кора должна содержать множество радиоактивных элементов, что ставит под сомнение предыдущие модели ее химического состава.
Под корой расположена мантия с литосферой из весьма твердых пород, простирающаяся на 400-600 км вниз - вдвое глубже, чем на Земле. Это может быть связано с тем, что сейчас на Марсе есть только одна континентальная плита, в отличие от Земли с ее семью большими подвижными плитами.
Измерения также показывают, что мантия Марса минералогически похожа на верхнюю мантию Земли. «В этом смысле марсианская мантия - это более простая версия мантии Земли», - говорят ученые. Но сейсмология также обнаруживает различия в химическом составе. Например, марсианская мантия содержит больше железа, чем земная. Однако теории о сложности ее слоистости также зависят от размера основного ядра - и здесь исследователи тоже пришли к новым выводам.
Ядро жидкое и больше, чем ожидалось
Ядро Марса имеет радиус около 1840 км, что на 200 км больше, чем считалось 15 лет назад, когда планировалась миссия InSight. Теперь исследователи смогли пересчитать размер ядра, используя сейсмические волны. «Определив радиус ядра, мы можем выяснить его плотность», - говорит Штелер.
«Если радиус сердцевины большой, плотность ее низкая, - поясняет он. - Это означает, что сердцевина содержит множество легких элементов в дополнение к никелю и железу. К ним относятся водород, сера, углерод, кислород». Исследователи приходят к выводу, что состав всей планеты еще полностью не изучен. Тем не менее текущие изыскания подтверждают, что ядро жидкое, как и предполагалось, даже если у Марса больше нет магнитного поля.
Что говорит Д. Джардини
«Миссия InSight предоставила редкую возможность получить эти данные, - говорит Джардини. - Поток сведений закончится через год, когда солнечные элементы посадочного модуля перестанут вырабатывать достаточно энергии. Но Марс по-прежнему предоставляет нам множество загадок. Мы не знаем, сформировался ли он из того же материала и в то же время, что и наша Земля».
Особенно важно понять, как внутренняя динамика Марса привела к потере активного магнитного поля и всей поверхностной воды. «Это даст нам представление о том, могут ли эти процессы происходить на нашей планете и каким образом», - объясняет Джардини.