Землетруси на Марсі показують, що ми помилялися щодо його ядра

Марс може мати тверду, запилену оболонку, але його нутрощі шаруваті, як щелепа, і напрочуд м’які.

Дві нові статті, опубліковані в журналі Nature, детально описують, як сейсмічні дані розкривають особливості марсіанських надр. У кожній з них показано, що шар розплавленої силікатної породи товщиною 150 кілометрів (93 милі) в основі мантії огортає рідке ядро Марса, що складається зі сплаву заліза.

Це може мати наслідки для нашого розуміння марсіанської історії, а також вплинути на те, як ми інтерпретуємо сейсмічні дані Марса, зібрані посадковим апаратом Mars InSight між 2019 і 2022 роками.

Окрім Землі, Марс – єдина планета з внутрішньою структурою, яку ми змогли дослідити за допомогою сейсмічних даних. InSight, який працював лише кілька років, виявив сотні землетрусів, що пронизували надра Марса.

Це показало, що всередині Марса відбувається набагато більше, ніж ми думали раніше, але аналіз цих гуркотів також виявив внутрішню структуру планети.

Діаграма, що показує, як сейсмічні хвилі рухалися в надрах Марса, і нещодавно відкритий шар. (Хан та ін., Nature, 2023)

Коли планета здригається від землетрусів, хвилі поширюються і відбиваються від різних матеріалів по-різному. Твердий, жорсткий матеріал матиме інший сейсмічний профіль, ніж еластичний, пружний. Вчені змогли не лише використати сейсмічні дані, щоб дослідити, що знаходиться всередині Марса, але й скласти його детальну карту.

Ця початкова карта базувалася на ранніх даних. Дві нові роботи – під керівництвом геофізика Аміра Хана з Швейцарської вищої технічної школи Цюріха і геофізика Анрі Самюеля з Французького національного центру наукових досліджень (CNRS), відповідно – ґрунтуються на значно більшому наборі даних, включаючи дві величезні сейсмічні події, які, як вважають, були результатом падіння метеоритів.

Попередні вимірювання показали, що Марс має напрочуд велике ядро, радіусом близько 1 830 кілометрів (1 137 миль). Це дуже багато – більше половини радіуса планети, який становить 3 390 кілометрів (2 106 миль). Це також означає, що ядро має відносно низьку густину, що свідчить про те, що в ньому міститься значна кількість легших елементів.

Команди Хана і Самуеля провели нові вимірювання, і їхні результати повністю збігаються. Вони виявили, що те, як сейсмічні хвилі відбиваються навколо Марса, вказує на наявність шару розплавленої породи товщиною близько 150 кілометрів, що оточує ядро.

Діаграма, що демонструє вимірювання дослідників. (Ван дер Лі, Nature, 2023)

Це, в свою чергу, означає, що ядро має бути меншим – від 1 650 до 1 675 кілометрів (1 025 і 1 040 миль) в радіусі. Це збігається з попередніми оцінками розміру ядра Марса, зробленими до спостережень InSight за надрами планети.

Якщо ядро менше, це означає, що воно щільніше, а отже, йому не потрібні додаткові легші елементи, щоб його розпушити. Це набагато краще узгоджується з нашим розумінням хімічного складу Марса.

Враховуючи, що склад ядра Марса містить підказки про його історію – гіпотетична присутність легших елементів раніше була пов’язана з втратою глобального магнітного поля Марса – це може допомогти вченим з’ясувати, як Марс став таким, яким він є сьогодні: запиленим, посушливим, безживним і чарівним.

Хоча обидві роботи погоджуються з розплавленою природою шару, а також його розміром, вони мають різні теорії щодо того, як він туди потрапив. Майбутні дослідження можуть допомогти звузити загадкову історію та еволюцію Марса.