Планетологам давно известно, что Меркурий сжимался на протяжении миллиардов лет. Несмотря на то, что это самая близкая к Солнцу планета, ее внутренняя часть остывает из-за утечки внутреннего тепла. Это означает, что камень (а внутри него и металл), из которого он состоит, должен был слегка уменьшиться в объеме. Однако неизвестно, в какой степени планета все еще сокращается сегодня, и если да, то как долго это будет продолжаться. Теперь наша новая статья, опубликованная в журнале Nature Geoscience, предлагает новое понимание. Поскольку внутренняя часть Меркурия сжимается, на его поверхности (коре) становится все меньше площади, которую нужно покрыть. Он реагирует на это развитием «надвиговых разломов» — когда один участок местности наталкивается на соседний рельеф (см. изображение ниже). Это похоже на морщины, которые образуются на яблоке с возрастом, за исключением того, что яблоко сжимается из-за высыхания, тогда как Меркурий сжимается из-за теплового сжатия его внутренней части.
Первые свидетельства сжатия Меркурия появились в 1974 году, когда миссия «Маринер-10» передала изображения уступов высотой в километры (склонов, похожих на пандусы), извивающихся на сотни километров по местности. «Мессенджер», который вращался вокруг Меркурия с 2011 по 2015 год, показал еще множество «лопастных уступов» (как они стали известны) во всех частях земного шара. Из таких наблюдений можно было сделать вывод, что пологие геологические разломы, известные как надвиги, приближаются к поверхности под каждым уступом и являются ответом на сокращение радиуса Меркурия в общей сложности примерно на 7 км. Но когда это произошло? Общепринятый способ определить возраст поверхности Меркурия — подсчитать плотность ударных кратеров. Чем старше поверхность, тем больше кратеров. Но этот метод сложен, потому что в глубоком прошлом скорость ударов, образующих кратеры, была намного выше. Однако всегда было ясно, что уступы Меркурия должны быть довольно древними, поскольку, хотя они и прорезают некоторые более старые кратеры, на уступы наложено довольно много более молодых кратеров, и поэтому уступы должны быть старше этих.
По общему мнению, возраст уступов Меркурия составляет около 3 миллиардов лет. Но все ли они такие старые? А старшие давно перестали двигаться или они активны и сегодня? Не следует ожидать, что надвиг ниже каждого уступа переместился только один раз. Самое сильное землетрясение на Земле за последние годы, землетрясение Тохоку магнитудой 9 баллов у берегов Японии в 2011 году, вызвавшее катастрофу на Фукусиме, стало результатом внезапного скачка на 20 метров на протяжении 100 километров ответственного надвига. Самые большие «землетрясения» Меркурия, вероятно, меньше. Чтобы накопить 2–3 км общего сокращения, которое можно измерить на типичном уступе Меркурия, потребуются сотни «землетрясений» магнитудой 9 баллов или, что более вероятно, миллионы более мелких событий, которые могли бы растянуться на миллиарды лет. Очень важно разобраться в масштабах и продолжительности движений разломов на Меркурии, потому что мы не ожидаем, что тепловое сжатие Меркурия полностью завершится, даже если оно должно замедляться.
До сих пор доказательств было мало. Но наша команда обнаружила недвусмысленные признаки того, что многие уступы продолжали двигаться и в недавнее с геологической точки зрения время, даже если они возникли миллиарды лет назад. Эта работа была инициирована, когда доктор философии. Студент Открытого университета в Великобритании Бен Мэн заметил, что некоторые уступы имеют небольшие трещины на растянутых верхних поверхностях. Он интерпретировал их как «грабены», геологическое слово, обозначающее полосу земли, упавшую между двумя параллельными разломами. Обычно это происходит, когда корка растягивается. Растяжение может показаться неожиданным на Меркурии, где в целом кора сжимается, но Человек понял, что эти грабены возникнут, если напорный кусок коры будет согнут, когда он будет надавлен на прилегающую местность. Если вы попытаетесь согнуть кусок тоста, он может треснуть аналогичным образом. Грабены имеют ширину менее 1 км и глубину менее 100 метров. Такие сравнительно небольшие образования должны быть намного моложе древней структуры, на которой они расположены, иначе они были бы уже стерты из поля зрения в результате ударов, разбрасывающих материал по поверхности в процессе, метко названном «ударным садоводством».
Основываясь на скорости размытия в результате воздействия садоводства, мы подсчитали, что возраст большинства грабенов составляет менее 300 миллионов лет. Это предполагает, что последнее движение должно было произойти столь же «недавно». Работая с наиболее подробными изображениями, предоставленными MESSENGER, Ман обнаружил 48 крупных лопастных уступов, на которых определенно имеются небольшие грабены. Еще 244 объекта возглавили «вероятные» грабены, которые недостаточно четко видны на лучших изображениях MESSENGER. Сейчас это основные цели для подтверждения с помощью системы визуализации совместной европейско-японской миссии BepiColombo, которая должна начать работу на орбите Меркурия в начале 2026 года. Луна также остыла и сжалась. Его лопастные уступы значительно меньше и менее впечатляющи, чем на Меркурии, но на Луне мы точно знаем, что некоторые из них не только геологически молоды, но и активны сегодня. Это связано с тем, что недавний повторный анализ мест лунотрясений, зарегистрированных сейсмометрами (детекторами вибрации), оставленными на поверхности Луны несколькими миссиями Аполлона, показывает, что лунные землетрясения группируются вблизи лопастных уступов.
Кроме того, самые подробные изображения поверхности Луны с орбиты показывают следы, оставленные валунами, отскакивающими от откосов, предположительно после того, как они были смещены лунными землетрясениями. Гораздо меньшие по размеру, чем грабены Меркурия, аналогичная логика применима и к этим следам валунов: они исчезнут из видимости всего через несколько миллионов лет, поэтому они должны быть молодыми. BepiColombo не приземлится, и поэтому у нас нет никаких перспектив собрать какие-либо сейсмические данные о Меркурии. Однако не только более четко видны небольшие грабены, но и наиболее подробные изображения могут выявить следы валунов, которые могут быть дополнительным свидетельством недавних землетрясений. Я с нетерпением жду возможности узнать это.
