В конце 2018 года Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) осуществило запуск миссии под названием «InSight». В рамках этой миссии был впервые размещен сейсмометр непосредственно на марсианской поверхности. Прибор SEIS в течение более четырех лет регистрировал марсотрясения, столкновения метеоритов и колебания атмосферы, что предоставило ученым возможность получить информацию о внутренних структурах планеты.
Недавно международная группа исследователей представила убедительные доказательства того, что у Марса имеется небольшое твердое внутреннее ядро. Данное открытие, опубликованное в журнале Nature, противоречит существующим представлениям об эволюции Красной планеты.
Как услышать сердце планеты
Сейсмические волны распространяются внутри Марса при возникновении толчков. При прохождении через различные слои – кору, мантию, жидкое и твердое ядро – эти волны изменяют свою скорость и траекторию. На Земле для их изучения используется обширная сеть станций, однако на Марсе ученым располагался лишь один прибор для регистрации сейсмических колебаний.
Несмотря на существующее ограничение, информация, полученная от двадцати трех марсотрясений, оказалась достаточной. Специалисты искали определенные типы сейсмических волн – P’P’, PKKP и PKiKP. Последняя из них проявляется исключительно при наличии границы раздела между жидким и твердым ядром планеты. Именно такие сигналы были зафиксированы. Примечательно, что эти волны достигали приемников на десятки секунд раньше прогнозируемого времени, если бы все ядро представляло собой однородную жидкость.
Размеры и состав
Согласно проведенным расчетам, радиус твёрдого внутреннего ядра Марса оценивается примерно в 613 километров, что составляет приблизительно 18 процентов от общего радиуса планеты. Данная структура характеризуется большей плотностью и более высокой скоростью распространения сейсмических волн по сравнению с внешним ядром. Предполагается, что внутренняя область обогащена кислородом, а само ядро сформировано из железо-никелевого сплава, содержащего примеси серы, кислорода и углерода.
Жара в центре планеты
Исследователи провели оценку параметров среды в области границы между твердым и жидким ядром. Установлено, что давление в этой зоне достигает 35 гигапаскалей, а температура колеблется в диапазоне от 1,5 до 1,8 тысяч градусов Цельсия. Такие значения создают условия для частичной кристаллизации сплава железа и никеля с добавлением легких элементов.
Однако возникает вопрос: предыдущие данные, собранные аппаратом «InSight», свидетельствовали о наличии расплавленного силикатного слоя у границы ядра и мантии, что требует более высоких температурных значений. Объяснить сосуществование твердого внутреннего ядра и перегретого «огненного пояса» на данный момент не представляется возможным. Это несоответствие побуждает к пересмотру моделей тепловой эволюции Марса и поиску новых объяснений процесса его остывания.
Почему это важно
В отличие от Земли, на сегодняшний день Марс не обладает глобальным магнитным полем. Как правило, формирование такого поля связано с процессами, происходящими в жидком ядре, и ростом твёрдого внутреннего ядра. Замедленный процесс кристаллизации, наблюдаемый у Красной планеты, может служить объяснением того факта, что её магнитное «сердце» прекратило свою активность.
Выявление твердого ядра способствует уточнению моделей формирования Марса, его охлаждения и потери магнитного поля. Кроме того, это открытие заставляет по-новому взглянуть на историю планет земной группы – поскольку процессы, протекающие в недрах планеты, напрямую связаны с эволюцией атмосферы, климата и условиями для возникновения жизни.
Работа миссии «InSight» была завершена в 2022 году из-за того, что солнечные панели аппарата были покрыты марсианской пылью. В настоящее время поступление новых данных о марсотрясениях приостановлено, однако имеющиеся записи продолжат предоставлять ценную информацию для изучения планеты. Таким образом, текущее открытие является лишь началом дальнейших исследований.
