В свежем номере журнала Science вышли три научные статьи о внутреннем строении Марса, подводящие итоги основной научной программы аппарата InSight. Несмотря на неудачу с буром, который так и не смог исследовать свойства теплового потока под поверхностью марсианского грунта, ученым все же удалось сделать несколько важных открытий.
Прежде всего, были установлены размеры основных структур, находящихся в недрах Красной планеты. Как и в случае с Землей, внутренние оболочки Марса представлены корой, мантией и ядром, однако только сейчас ученые смогли установить их размеры. Таким образом, Марс стал третьим по счету небесным телом, внутреннее строение которого стало детально известным человечеству. На Земле подобные измерения были проведены в начале XX века, затем сейсмометры, установленные экипажами «Аполлонов» на Луне, позволили детально изучить внутреннее строение нашего ближайшего спутника, и вот теперь подошла очередь Марса.
Марсианская кора оказалась достаточно тонкой – ее нижняя граница лежит на глубине от 20 до 37 километров. Согласно прежним теоретическим моделям, на такой геологически неактивной планете, как Марс она должна была быть толще, но «полевые исследования» аппарата InSight не подтвердили эту гипотезу. (Для сравнения: толщина земной коры под континентами – от 30 до 50 км, правда под океанами – существенно меньше).
Далее следует мантия толщиной ~ 1560 км.
А вот ядро Марса, наоборот, оказалось больше, чем предполагали ученые: его радиус примерно равен 1830 км (погрешность ± 40 км; на Земле – 3500 км, но наша планета почти в два раза крупнее!) Судя по всему, ядро Марса является жидким, но по сравнению с земным, оно менее плотное и содержит гораздо больше «легких» элементов. Это может быть свидетельством того, что Марс немного старше Земли («легкие» элементы – углерод, кислород, водород содержались в газопылевом облаке вокруг Солнца в большем количестве на ранних этапах его существования, а затем быстро «разлетелись» под влиянием солнечного ветра; ядро же – самая древняя часть любого небесного тела, и оно должно хорошо отражать, из чего оно состояло на заре своего существования). Геологи пока не знают, разделено ли ядро Марса на внутреннюю и внешнюю оболочки (как на Земле), но преобладает точка зрения о монолитном марсианском ядре.
Понимание внутреннего строения Марса важно в контексте изучения эволюции каменистых планет, в т. ч. с точки зрения возможности появления на них жизни. Ведь по современным представлениям, превращение Марса из планеты потенциально благоприятной для человека планеты (с более плотной атмосферой, жидкой водой на поверхности, низким уровнем радиации и более комфортной температурой) в холодную радиоактивную пустыню произошло из-за затухания внутреннего магнитного динамо менее чем через миллиард лет после формирования Марса. Без магнитного поля атмосферу быстро «сдуло» солнечным ветром, и Марс стал таким, каким мы его знаем сейчас. В связи с этим, вполне возможно, что при изучении экзопланет наличие магнитного поля можно считать таким же важным критерием пригодности среды для сложной углеродной жизни, каким является сейчас другой основополагающий критерий – наличие на поверхности жидкой воды.
Что же касается «марсотрясений», то за один марсианский год сейсмометр зафиксировал более 700 толчков, в т. ч. несколько десятков – амплитудой 3-4 балла. Это чуть меньше, чем ожидали ученые, но пока они совершенно не исключают того, что на Марсе происходят и более мощные сейсмические события – просто пока их не удалось обнаружить. Большая часть «марсотрясений» сильнее 3-х баллов пришла из так называемых
Борозд Цербера – молодой геологической области, испещренной сетью разломов, которая находится в полутора тысячах километров от аппарата InSight.
В отличие от Земли, на Марсе нет тектоники и движения плит (вся марсианская кора – это одна большая плита!), но это не значит, что на планете отсутствует сейсмическая активность. Так или иначе, в глубинах Марса возникают участки напряжения, которые разрешаются в виде «марсотрясений». Источником такого напряжения служит постепенное «сжатие» марсианских пород (на геологических отрезках времени Марс продолжает остывать, а значит – по законам физики – уменьшается в размерах), а также неравномерное давление поверхностных объектов (горы, полярные шапки) на марсианские недра.
Любопытно, что другая область, вызывавшая интерес у ученых – вулканическое нагорье Фарсида (именно там расположены крупнейшие марсианские горы, в т. ч. знаменитый вулкан Олимп), не продемонстрировала никакой сейсмической активности. Впрочем, возможно, что тамошние «марсотрясения» попросту не удалось обнаружить – внутреннее строение недр на этом участке Марса таково, что сейсмические волны могут отражаться в сторону, противоположную аппарату InSight, и поэтому он мог их попросту не уловить.
Three papers published today share new details on the crust, mantle, and molten core of the Red Planet.
mars.nasa.gov
