Последние несколько лет внимание большого количества учёных было приковано к Марсу. Это не просто ближайшая к нам планета, но и крайне перспективное место для создания первой инопланетной колонии в истории человечества. И хоть "годом Марса" будет 2021, когда самые совершенные из имеющихся аппаратов доберутся до красной планеты, уже сейчас мы очень многое знаем о нашем соседе. Например, о структуре его недр, толщине коры и глубине расположения ядра. С недавнего времени эти характеристики Марса перестали быть просто теориями.
Используя данные посадочного модуля NASA InSight, сейсмологи из Университета Райса провели первые прямые измерения трех подповерхностных границ от коры до ядра красной планеты. Результатами проделанной работы они поделились в статье опубликованной Geophysical Research Letters. Ранее толщина коры Марса и глубина его ядра были рассчитаны с помощью ряда моделей, но благодаря InSight ученые смогли провести первые прямые измерения. Полученные данные могут быть использованы для проверки имеющихся моделей и, в конечном итоге, для их улучшения.
Сбор данных о внутреннем устройстве Марса и процессах, которые его сформировали, является ключевой задачей InSight, роботизированного посадочного модуля, который приземлился на поверхность планеты в ноябре 2018 года. Куполообразный сейсмометр аппарата позволяет ученым слышать слабый грохот внутри планеты. Это можно сравнить с врачом, прослушивающим сердцебиение пациента с помощью стетоскопа.
Сейсмометры измеряют вибрации от сейсмических волн. Подобно круговой ряби, отмечающей место, где камешек ударился о поверхность пруда, сейсмические волны бегут сквозь планету, отмечая местоположение и размер возмущений, таких как удары метеоритов или землетрясения, которые на красной планете метко называют марсотрясениями. Сейсмометр InSight зафиксировал более 170 из них с февраля по сентябрь 2019 года.
Сейсмические волны также слегка изменяются, когда проходят через различные породы. Сейсмологи изучали закономерности в сейсмографических записях на Земле более века и могут использовать их для картографирования месторождений нефти и газа и более глубоких пластов.
Один из авторов исследования отметил, что традиционный способ исследования структур под Землей — анализ сигналов землетрясений с использованием плотной сети сейсмических станций — на Марсе не применим. Дело в том, что красная планета не так активна как наша. Во многом тому способствует отсутствие видимых тектонических плит. По этой причине учёным и приходилось ждать активности "извне".
В ходе исследования ученые проанализировали сейсмологические данные InSight за 2019 год с помощью метода, называемого автокорреляцией окружающего шума. Этот метод использует данные непрерывного шума, записанные единственной сейсмической станцией на Марсе, для определения выраженных сигналов отражения от сейсмических границ.
Первая граница, которую удалось определить — это разрыв между корой и мантией Марса в 35 км под посадочным модулем.
Вторая — это переходная зона в мантии, где силикаты магния и железа претерпевают геохимические изменения. Выше зоны элементы образуют минерал под названием оливин, а под ним тепло и давление сжимают их в новый минерал, называемый вадслеитом. Эта зона, известная как переход оливин-вадслеит, была обнаружена в 1110–1170 км ниже InSight.
Третья граница — это граница между мантией Марса и его богатым железом ядром, которое было обнаружено примерно в 1520–1600 км под посадочным модулем. Лучшее понимание этого "слоя" может предоставить информацию о развитии планеты, как с химической, так и с термической точки зрения.
