Записи з надр Марса щойно дали змогу провести найточніше вимірювання обертання червоної планети, і результати виявилися несподіваними.
Згідно з даними спускового апарату InSight, який вже не працює, обертання Марса щороку прискорюється приблизно на 4 міліаркросекунди. Це дуже мала величина – скорочення тривалості марсіанського дня лише на частку мілісекунди кожного марсіанського року – але причина цього не одразу очевидна.
Однак це відкриття може привести нас до кращого розуміння Марса і його минулої еволюції. Поточні гіпотези, що пояснюють прискорення, базуються на довгострокових тенденціях – таких як накопичення матеріалу в полярних крижаних шапках – і внутрішній динаміці.
“Це дійсно круто, що ми змогли отримати ці останні вимірювання – і так точно”, – каже планетарний геофізик Брюс Банердт з Лабораторії реактивного руху НАСА. “Я брав участь у спробах доставити геофізичну станцію на кшталт InSight на Марс протягом тривалого часу, і такі результати роблять всі ці десятиліття роботи вартими того”.
Селфі, зроблене InSight у квітні 2022 року, показує його сонячні панелі, вкриті пилом. (NASA/JPL-Caltech)
У InSight закінчилася енергія, і він був виведений з експлуатації в грудні 2022 року, але дані, отримані ним за чотири роки роботи, дали вченим багато приводів для роздумів. Спостереження марсохода за марсіанськими надрами, що тривали лише чотири короткі роки, докорінно змінили наші уявлення про планету. Його сейсмічні записи показали не лише внутрішню структуру Марса, але й склад його рідкого ядра та геодинамічну активність.
Наскільки б глибокими не були ці вимірювання, дані в новому дослідженні були отримані не з сейсмічних записів, а з радіозв’язку між інструментами експерименту InSight з вивчення обертання і внутрішньої будови Марса (RISE) та Мережею далекого космосу НАСА на Землі.
Сигнали переходили між ними, коли Земля і Марс рухалися і оберталися, що дозволило вченим знайти тонкі зміни частоти радіохвиль, які дозволили їм точно виміряти обертання Марса.
На основі 900 марсіанських днів зв’язку Insight із Землею команда виявила крихітне прискорення. Ймовірно, це якось пов’язано з перерозподілом маси Марса. Тут, на Землі, відбувається протилежне: довгострокові тенденції показують, що обертання Землі сповільнюється через гальмівний ефект Місяця, який перерозподіляє масу Землі, тягнучи за собою океани.
Марс не має океанів, тому має відбуватися щось інше. Вченим потрібно буде провести глибший аналіз, щоб визначити найбільш ймовірну причину прискорення.
Художня реконструкція внутрішньої будови Марса на основі сейсмічних даних. (IPGP/David Ducros)
Дані RISE також дозволили команді уточнити вимірювання марсіанського ядра, надавши вимірювання коливань, які називаються нутацією, спричиненими рухом рідини.
Вимірювання на основі сейсмічних даних показали, що ядро Марса має радіус від 1 780 до 1 830 кілометрів (1 137 миль), що є досить великим – більше половини радіусу планети, який становить 3 390 кілометрів. Сейсмічний аналіз також показав, що щільність ядра становить від 6,2 до 6,3 грама на кубічний сантиметр.
Дані RISE чудово узгоджуються з цими вимірами, надаючи радіус ядра 1 835 кілометрів і щільність ядра від 5,9 до 6,3 грама на кубічний сантиметр. Але нутація планети вказує на те, що ця щільність розподілена нерівномірно; в ядрі є варіації щільності, які також потрібно буде дослідити в майбутньому аналізі.
“Це історичний експеримент”, – каже астроном Себастьян Ле Местр з Королівської обсерваторії Бельгії.
“Ми витратили багато часу і енергії на підготовку до експерименту і очікування цих відкриттів. Але, незважаючи на це, ми все одно були здивовані – і це ще не кінець, оскільки RISE ще багато чого має розповісти про Марс”.
