08:00 31.10.2022
(обновлено: 08:01 31.10.2022)
МОСКВА, 31 окт — РИА Новости, Николай Гурьянов. В конце октября вышло сразу несколько научных работ, основанных на данных посадочного аппарата InSight. Изучение сейсмических волн позволило приоткрыть внутреннюю структуру Марса. Что именно обнаружили в его недрах — в материале РИА Новости.
Запылившийся герой
Стационарный зонд InSight находится на равнине Элизий с 2018-го. Срок службы подходит к концу: солнечные батареи запылились и уже не дают достаточно энергии. В декабре, как ожидается, станция прекратит работу. Но она успела многое.
© NASA/JPL-Caltech
Солнечные панели аппарата InSight: чистые в 2018 году и покрытые пылью в 2022-м
Главная задача InSight — изучение внутреннего строения Марса. Основной инструмент — сейсмометр SEIS, разработанный во Франции. Этот куполообразный прибор "слушает" планету, как стетоскоп врача. Ловит колебания, исходящие из недр или возникающие в результате удара метеоритов. Для планетологов критически важны и те, и другие.
Сейсмометр SEIS, закрытый специальной крышкой
В геологии Марса много белых пятен. Теперь некоторые прояснили.
Марс обследовали на "УЗИ"
Внутреннюю структуру небесных тел обычно определяют по косвенным признакам. Так, рассчитав момент инерции планеты, ученые установили, что у Марса есть ядро наподобие земного и оно, скорее всего, железное. Но диаметр был неизвестен.
Исследователи из Австралийского национального университета (ANU) применили метод, похожий на медицинское УЗИ. Сейсмические волны, вызванные марсотрясениями, оставляют после себя "эхо" — слабые сигналы, отраженные от внутренних структур планеты, в том числе от ядра. Эти "отзвуки" можно зафиксировать спустя несколько часов.
© Dr Sheng Wang and Professor Hrvoje Tkalčić/ANU
Внутри Марса
Измерения позволили, во-первых, подтвердить существование ядра, а во-вторых, установить его диаметр — около 3620 километров. Это вдвое меньше, чем у Земли.
"Моделирование показало, что марсианское ядро жидкое и состоит в основном из железа и никеля, но может содержать и более легкие элементы, такие как водород и сера. Эти вещества способны изменить теплопроводность ядра", — говорит ведущий автор исследования доктор Шэн Ван из ANU.
Ядро Земли создает магнитное поле, защищающее все формы жизни от излучения. У Марса такое поле тоже когда-то было, но затем исчезло. Почему — еще предстоит установить.
И Марс такой молодой
Марсианская провинция Фарсида представляет собой крупнейшую вулканическую цепь. Одна из гор, Олимп, — самая высокая в Солнечной системе, 21 километр. Но все эти вулканы — потухшие. Ученые не знали, продолжается ли вулканизм на Красной планете сегодня. Международная команда исследователей доказала: Марс геофизически жив.
Детальный анализ 20 недавних землетрясений, зафиксированных прибором SEIS, преподнес сюрприз. Гипоцентр — подземный очаг распространения колебаний — оказался в районе борозд Цербера, системы разломов вулканического происхождения.
Один из разломов (грабен), составляющих систему Cerberus Fossae
Особенности низкочастотных сейсмических волн, исходящих с большой глубины (14-50 километров), позволили предположить, что под одной из впадин находится теплый источник — трещина, заполненная магматическим расплавом. Значит, вулканическая активность на Марсе продолжается.
© Simon Stähler et al. / 2022
Активная часть борозд Цербера, вид с востока
Как и формирование поверхности планеты. Изучив изображения региона с орбитальных аппаратов, ученые заметили в районе борозд Цербера отложения пыли, более темной по сравнению с окружающим реголитом.
Борозды Цербера
"Это свидетельство относительно молодой с геологической точки зрения вулканической активности — возможно, в течение последних 50 тысяч лет", — объясняет ведущий автор исследования Саймон Штелер из Института геофизики Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich).
Даже "Аполлон" так не мог
Главная геологическая особенность Марса — так называемая дихотомия северного и южного полушарий. Глобальный юг — возвышенность, испещренная ударными кратерами. То есть поверхность здесь более древняя, долго не обновлялась.
Глобальный север, примерно треть площади планеты, — сплошная низменность. Скорее всего, когда-то здесь был океан. Метеоритных следов там гораздо меньше — их стерли некие внутренние процессы.
© NASA/JPL
Слева: в западном полушарии доминирует провинция Фарсида (красный и коричневый цвета). Высокие вулканы имеют белый цвет. Долины Маринер показаны синим цветом. Справа: в западном полушарии видны испещренные кратерами высокие области (желтый и красный цвета), слева внизу видна равнина Эллада (темно-синий и фиолетовый цвета). Справа вверху видна равнина Элизий. Области к северу от границы дихотомии окрашены в голубой цвет на обеих картах
Такой перепад пытались объяснять различиями в толщине коры, ее плотности, составе или комбинацией этих факторов. Однако экспериментальных данных не хватало. Требовался особый тип марсотрясений — поверхностные волны.
До сих пор такие фиксировали лишь на Земле. Ученые долго ждали их на Марсе. Но подземные толчки не вызывали колебаний нужной силы, а удары метеоритов были либо слишком слабыми, либо слишком далекими от аппарата InSight. Наконец, по ряду технических причин трудно было понять, что регистрируемые сейсмографом волны именно поверхностные.
Два исключительно сильных сейсмических события, произошедшие на Марсе во второй половине 2021-го, позволили узнать это наверняка.
© ETH Zurich / Doyeon Kim, Martin van Driel, and Christian Boehm
Моделирование волнового поля на Марсе
Лилия Поселова из калифорнийской компании Malin Space Science Systems с помощью орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) установила, что источником марсотрясений были удары метеоритов. Один упал примерно в 3500 километрах от аппарата InSight и оставил гигантский кратер (более 130 метров в диаметре). Второй — в 7500 километрах.
"Впервые сейсмические поверхностные волны наблюдались не на Земле. Даже миссии "Аполлон" на Луне это не удалось", — подчеркивает Доен Ким из ETH Zurich.
Сейсмограф измерил так называемые волны Рэлея. Первая прошла по северным равнинам. Вторая двигалась в противоположную сторону и достигла зонда InSight после "кругосветного путешествия" — ее путь пролегал главным образом по южному нагорью. Исследователи измерили скорость обеих волн.
Движение сейсмических волн от мест падения двух метеоритов (отмечены желтыми кружками) до модуля InSight
Они оказались практически одинаковыми. Значит, плотность и состав марсианской коры на глубине от пяти до 30 километров однородны (в среднем). И теперь нужно искать другие объяснения геологической дихотомии.
Жизнь как загрязнение
Геология Марса интересна прежде всего ученым. Обычных землян больше волнует биология. Пока нет никаких подтверждений существования жизни на соседней планете. Новое исследование оставляет надежду на то, что она была хотя бы в далеком прошлом. Искать "марсиан" тоже предстоит под поверхностью.
Микроорганизм Deinococcus radiodurans (также известный как "бактерия Конан") продержался несколько часов. По мере погружения на глубину шансы выжить стремительно повышались. Погребенная в "реголит" всего на десять сантиметров бактерия выдержала радиацию, эквивалентную дозе за 1,5 миллиона лет на Марсе. А на глубине десять метров она могла бы сохраняться 280 миллионов лет в высушенном и замороженном состоянии.
© Michael J. Daly/USU
Deinococcus radiodurans
Миллиарды лет назад на Марсе могла быть жизнь. Но даже если организмы успели эволюционировать до форм, схожих с D. radiodurans, шансы найти их сейчас ничтожны. Тем не менее можно обнаружить макромолекулы таких организмов или их вирусов.
Еще один вывод: способность бактерий выживать в условиях соседней планеты заставляет серьезнее отнестись к опасности биологического загрязнения Марса. Не исключено и обратное загрязнение Земли, когда организм, эволюционировавший во внеземных условиях, попадает в наш мир. Первое может осложнить поиски внеземной жизни, второе — создать угрозу для человечества.
