|
Полушария Марса образовались из-за конвекции мантии
|
|
|
|
Марс имеет северное и южное полушария, подобные земному, но их отличительные характеристики заметно отличаются - явление, известное как марсианская дихотомия. Южные нагорья более древние, имеют большую высоту и больше изрыты кратерами, чем Северные низменности. Возвышенный рельеф первых служит естественным барьером для воздушного потока, что приводит к изменению характера ветра и способствует локальным погодным явлениям.
|
|
|
|
Объяснения происхождения этой дихотомии в первую очередь связаны с гигантскими ударами (~2000 километров в диаметре) из космоса и крупномасштабными конвективными движениями мантии, вызванными различиями в ее температуре и плотности.
|
|
|
|
Исследование, опубликованное в Geophysical Research Letters, попыталось еще больше прояснить эту историю с помощью изучения марсианских землетрясений. Как и на Земле, эта сейсмическая активность может быть использована для изучения движущих механизмов под поверхностью Марса.
|
|
|
|
"Землю и Марс часто считают планетами-сестрами, они образовались в один и тот же период (4,5 миллиарда лет назад) и обе расположены в пределах обитаемой зоны нашей Солнечной системы. Почему Земля изобилует жизнью, в то время как Марс в настоящее время кажется таким тихим и безжизненным?" Профессор Сунь из Института геологии и геофизики Китайской академии наук говорит.
|
|
|
|
|
|
|
"Мы считаем, что контраст между двумя планетами проистекает из различий в их внутренней структуре и процессах. Учитывая, что дихотомия является одной из самых поразительных особенностей рельефа поверхности и внутренних структур Марса, мы надеемся найти ответы на этот вопрос, исследуя причины этой дихотомии, и попытаться решить загадку, которая интриговала ученых на протяжении 50 лет".
|
|
|
|
"В то время как картина глубоких недр Земли становится менее размытой, мы все еще не понимаем, что происходит на других планетах земной группы", - объясняет профессор Ткальчич из Австралийского национального университета, который также объясняет важность проекта. "В этом исследовании мы исследовали внутреннюю часть Марса, используя волны от марсотрясений, регистрируемые сейсмометром InSight, во многом так же, как мы делаем это на Земле с помощью землетрясений.
|
|
|
|
"Понимание Солнечной системы зависит от наших знаний о Земле, и наоборот — понимание нашей планеты-соседа позволит нам исследовать прошлое, настоящее и будущее Земли".
|
|
|
|
Чтобы исследовать это, профессора Сан и Ткальчич использовали данные о низкочастотных землетрясениях на Марсе, записанные во время миссии НАСА InSight, которая проводилась в период с 2018 по 2022 год и была направлена на изучение коры, мантии и ядра Марса.
|
|
|
|
Получение необходимых данных оказалось несколько сложной задачей, учитывая, что на Марсе есть "один-единственный сейсмометр, который регистрировал землетрясения и толчки в течение ограниченного периода времени, в то время как на Земле у нас есть тысячи сейсмометров, которые непрерывно регистрируют движение грунта".
|
|
|
|
Профессор Сан говорит: "Марс проявляет значительно меньшую тектоническую активность по сравнению с Землей, что приводит к меньшему количеству землетрясений и, как правило, меньшей магнитуде. Кроме того, расположение сейсмометра на поверхности земли подвергает его воздействию дневных ветров, которые, несмотря на защитное экранирование, способствуют значительно низкому отношению сигнал/шум."
|
|
|
|
Улучшив соотношение сигнал/шум за счет использования самых современных методов, исследователи выявили новое скопление из шести марсотрясений в регионе Терра-Киммерия на Южном нагорье и сравнили их с 16 ранее известными марсотрясениями из ямок Цербера в Северных низменностях, основываясь на том, как сейсмические данные отражались от поверхности земли. волны движутся от этих марсотрясений к сейсмометру InSight.
|
|
|
|
Впоследствии ученые определили коэффициент качества для каждого набора данных, который является физическим показателем того, насколько ослабевает сейсмическая волна, проходящая через недра и поверхность Марса. Поскольку Terra Cimmeria имеет более низкий коэффициент качества (что означает большее ослабление сейсмических волн), чем Cerberus Fossae, исследователи определили закономерность ослабления сейсмических волн с юга на север.
|
|
|
|
Таким образом, они пришли к выводу, что южная мантия имеет более высокие температуры и более низкую вязкость. Это также подтверждается более толстой земной корой южного полушария, которая замедляет потерю тепла изнутри, делая ее более текучей и, следовательно, испытывающей более сильную конвекцию.
|
|
|
|
"Экспериментальные данные, коррелирующие сейсмическую добротность с температурой, показывают, что мантия под Южным нагорьем может достигать температуры приблизительно 1000°C, по сравнению с примерно 800°C или немного выше под Северными низменностями", - отмечает профессор Сан.
|
|
|
|
В целом, профессора Сан и Ткальчич пришли к выводу, что конвекция мантии является основной причиной необычной дихотомии Марса, а не гигантские столкновения, как предполагает альтернативная гипотеза.
|
|
|
|
Но их исследования продолжаются, поскольку профессор Сан объясняет следующий двусторонний подход к пониманию существенных различий между современным Марсом и Землей.
|
|
|
|
"Во-первых, продолжая наше исследование внутренней структуры Марса в сравнении с Земной, мы пришли к выводу, что толщина земной коры в месте посадки InSight составляет примерно 50 километров, что значительно толще, чем средняя континентальная кора Земли (примерно 35 километров) и океаническая кора (примерно 10 километров или меньше). Поэтому мы исследуем, почему Марс, несмотря на то, что он почти вдвое меньше Земли, обладает такой толстой земной корой.
|
|
|
|
"Во-вторых, мы будем искать жидкую воду на Марсе. Хорошо известно, что вода необходима для поддержания жизни. Факты свидетельствуют о том, что когда-то на Марсе были обширные океаны; однако большая часть жидкой воды могла улетучиться в космос или быть изолирована в земной коре. Чтобы изучить это, мы намерены использовать сейсмологические методы, чтобы определить, сохраняется ли вода в жидком виде в марсианской коре.
|
|
|
|
"Изучение этих двух особенностей может помочь нам понять различные эволюционные пути, пройденные Марсом и Землей, и может дать ключ к пониманию потенциального будущего и окончательной судьбы нашей собственной планеты".
|
|
|
|
Источник
|
