Используя данные посадочного модуля НАСА InSight на Марсе, сейсмологи из Университета Райса провели первые прямые измерения трех подповерхностных границ от коры до ядра Красной планеты. В конечном итоге это может помочь ученым понять формирование планет. Исследование публикует журнал Geophysical Research Letters.
В то время как толщина коры Марса и глубина его ядра были рассчитаны с помощью ряда моделей, Алан Левандер, соавтор исследования, заявил, что данные InSight позволили провести первые прямые измерения, которые можно использовать для проверки моделей и в конечном итоге для их улучшения.
InSight — миссия НАСА в рамках программы Discovery по доставке на Марс исследовательского посадочного аппарата с сейсмометром. Миссия InSight рассчитана на изучение внутреннего строения и состава Красной планеты.
Поиск подсказок о внутренней части Марса и процессах, которые его сформировали, является ключевой задачей InSight, роботизированного посадочного модуля, который приземлился в ноябре 2018 года. Куполообразный сейсмометр зонда позволяет ученым слышать слабый грохот внутри планеты во многом так же, как врач может прослушать сердцебиение пациента с помощью стетоскопа.
Сейсмометры измеряют вибрации от сейсмических волн. Подобно круговой ряби, отмечающей место, где галька «нарушила» поверхность пруда, сейсмические волны текут через планеты, отмечая местоположение и размер возмущений, таких как удары метеоров или землетрясения. Ученые называют их marsquakes или «марсотрясения» (от английского слова earthquakes — землетресения). Сейсмометр InSight зафиксировал более 170 из них с февраля по сентябрь 2019 года.
Сейсмические волны также слегка изменяются, когда проходят через различные породы. Исследователи изучали закономерности в сейсмографических записях на Земле более века и могут использовать их для картографирования месторождений нефти и газа и гораздо более глубоких пластов.
Традиционный способ исследования структур под Землей — анализ сигналов землетрясений с использованием плотной сети сейсмических станций. Марс гораздо менее тектонически активен, а это означает, что на нем будет гораздо меньше «марсотрясений» по сравнению с Землей. Более того, имея только одну сейсмическую станцию на Марсе, исследователи не могут использовать методы, основанные на сейсмических сетях.
В итоге ученые проанализировали сейсмологические данные InSight за 2019 год, используя метод автокорреляции окружающего шума. Этот метод использует данные непрерывного шума, записанные единственной сейсмической станцией на Марсе для извлечения ярковыраженных сигналов отражения от сейсмических границ.
Первая граница, которую измерили ученые, — это разрыв между корой и мантией Марса почти в 35 км под посадочным модулем.
Вторая — это переходная зона в мантии, где силикаты магния и железа претерпевают геохимические изменения. Выше этой зоны элементы образуют минерал оливин. Под этим слоем тепло и давление сжимают их в новый минерал — вадслеит. Оливин-вадслеитовая переходная зона была обнаружена в 1 110-1 170 км ниже аппарата InSight.
Температура перехода оливина в вадслеит является важным ключом к построению тепловых моделей Марса. По глубине перехода ученые могут легко вычислить давление, а затем и температуру внутри Марса.
Третья граница, которую измерили ученые — это граница между мантией Марса и его богатым железом ядром, которое они обнаружили примерно в 1 520–1 600 км под посадочным модулем. Лучшее понимание этой границы может предоставить информацию о развитии планеты как с химической, так и с термической точки зрения, заключают ученые.
Читать также
Посмотрите, что случится, если черная дыра не будет мешать образованию звезд
Исследователи выяснили, как паразиты научились жить без кислорода
Путин разрешил сплошную вырубку лесов на Байкале. Что теперь будет?