|
Разрешили давнюю загадку Марса
|
|
|
|
Ученые обнаружили, что внутреннее строение Марса похоже на земное. Результаты миссии НАСА InSight позволяют предположить, что Красная планета имеет твердое внутреннее ядро, окруженное жидким внешним, что потенциально позволяет разрешить давнюю загадку.
|
|
|
|
Результаты, опубликованные в Nature, имеют важное значение для нашего понимания эволюции Марса. Миллиарды лет назад на планете, возможно, была более плотная атмосфера, которая позволяла жидкой воде течь по поверхности.
|
|
|
|
Эта плотная атмосфера, возможно, удерживалась на месте защитным магнитным полем, подобным тому, которое есть у Земли. Однако сегодня на Марсе такого поля нет. Ученые задались вопросом, не привела ли потеря этого магнитного поля к тому, что красная планета со временем потеряла свою атмосферу и превратилась в холодную, сухую пустыню, какой она является сегодня.
|
|
|
|
Ключевым свойством Земли является то, что ее ядро имеет твердый центр и жидкое внешнее ядро. Конвекция в слое жидкости создает динамо-машину, создающую магнитное поле. Это поле отклоняет заряженные частицы, выбрасываемые Солнцем, не позволяя им со временем разрушить атмосферу Земли и создать условия, пригодные для жизни, которые мы знаем и которыми наслаждаемся.
|
|
|
|
Судя по остаточной намагниченности коры, мы полагаем, что когда-то у Марса действительно было магнитное поле, возможно, из-за структуры ядра, подобной земной. Однако ученые полагают, что ядро, должно быть, остыло и перестало двигаться в какой-то момент своей истории.
|
|
|
|
|
|
|
На поверхности Марса имеется огромное количество свидетельств того, что когда-то текла жидкая вода, что указывает на более благоприятные условия в прошлом. Доказательства представлены во многих формах, включая высохшие озера с минералами, которые образовались под водой, или впечатляющие сети долин, прорезанные реками и ручьями. Однако сегодня марсианская атмосфера разрежена, и необходимого количества воды нигде нет.
|
|
|
|
Команды, работающие с сейсмометрами на посадочном аппарате НАСА InSight Mars, впервые идентифицировали марсианское ядро и определили, что на самом деле оно все еще жидкое. Теперь новые результаты, полученные Хуэйсин Би из Университета науки и технологий Китая в Хэфэе и ее коллегами, показывают, что внутри жидкого ядра также может быть твердый слой.
|
|
|
|
Природа внутренней структуры Марса остается интригующей загадкой. Была ли она когда-нибудь похожа на земную, с динамичным слоем жидкости вокруг твердого центра? Или меньшие размеры Марса помешали такому образованию? Насколько большой должна быть планета, чтобы получить защиту от магнитного поля, подобного земному, и поддерживать пригодный для жизни климат?
|
|
|
|
Чтобы понять, что произошло и как эволюционировал Марс, нам нужно понять, что такое Марс сегодня. Эти вопросы об атмосфере, воде и ядре Марса послужили поводом для нескольких крупных марсианских миссий. В то время как марсоходы НАСА Spirit, Opportunity, Curiosity и Perseverance изучали минералогию поверхности, орбитальный аппарат Европейского космического агентства ExoMars Trace Gas изучает круговорот воды, космический аппарат НАСА Maven изучает потери атмосферы в космосе, а посадочный модуль НАСА InSight был отправлен для изучения сейсмической активности.
|
|
|
|
В 2021 году Симон Штелер (Simon Stahler) из ETH Zurich в Швейцарии и его коллеги опубликовали основополагающую статью о миссии InSight. В нем они представили анализ того, как сейсмические волны проходят через Марс от марсианских землетрясений в окрестностях InSight, через мантию, через ядро, а затем отражаются от другой стороны планеты и достигают InSight.
|
|
|
|
Они впервые обнаружили признаки наличия ядра и смогли определить его размер и плотность. Они смоделировали ядро с одним жидким слоем, который оказался больше и менее плотным, чем ожидалось, и без твердого внутреннего ядра. Его размеры были огромны, примерно вдвое меньше радиуса Марса в 1800 км, а низкая плотность предполагала, что он полон более легких элементов. Легкие элементы, такие как углерод, сера и водород, изменяют температуру расплава ядра и влияют на то, как оно может кристаллизоваться с течением времени, повышая вероятность того, что оно останется жидким.
|
|
|
|
Твердое внутреннее ядро (радиусом 610 км), обнаруженное Хуэйсин Би и его коллегами, имеет огромное значение. Само наличие твердого внутреннего ядра показывает, что кристаллизация и затвердевание происходят по мере того, как планета со временем остывает.
|
|
|
|
Структура ядра больше похожа на земную, и поэтому более вероятно, что в какой-то момент оно создало динамо-машину. На Земле именно тепловые изменения между твердым внутренним ядром, жидким слоем и мантией стимулируют конвекцию в жидком слое и создают динамо-машину, которая приводит к возникновению магнитного поля. Этот результат повышает вероятность того, что динамо-машина на Марсе была возможна в прошлом.
|
|
|
|
Учитывая, что Саймон Штелер и соавторы сообщают о полностью жидком ядре, а Хуиксинг Би и его коллеги - о твердом внутреннем ядре, может показаться, что возникнут некоторые разногласия. Но это не так. Это отличный пример прогресса в сборе и анализе научных данных.
|
|
Конкурирующие модели Марса
|
|
|
|
InSight приземлился в ноябре 2018 года, а его последний контакт с Землей произошел в декабре 2022 года. В 2021 году Stahler опубликует некоторые новые данные, на которые стоит обратить внимание. Модель Штелера была пересмотрена в 2023 году Анри Самуэлем из Университета Париж-Сити и его коллегами. Пересмотренные размер и плотность ядра помогли согласовать результаты InSight с некоторыми другими фактическими данными.
|
|
|
|
В статье Штелера, в частности, не исключается наличие твердого внутреннего ядра. Авторы утверждают, что уровень сигнала в проанализированных данных был недостаточно высоким, чтобы его можно было использовать для идентификации сейсмических волн, пересекающих внутреннюю границу ядра. Это было отличное первое измерение ядра Марса, но оно оставило открытым вопрос о дополнительных слоях и структуре.
|
|
|
|
В последнем исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые добились своего результата благодаря тщательному отбору конкретных типов сейсмических событий на определенном расстоянии от InSight. Они также используют некоторые новые методы анализа данных, чтобы выделить слабый сигнал из шума приборов.
|
|
|
|
Этот результат, несомненно, окажет влияние на сообщество, и будет очень интересно посмотреть, подтвердят ли дополнительные повторные анализы данных InSight их модель или отвергнут ее. Также будет проведено тщательное обсуждение более широкого геологического контекста и того, соответствует ли модель другим доступным данным, которые ограничивают размер ядра и плотность.
|
|
|
|
Понимание внутренней структуры планет в нашей Солнечной системе имеет решающее значение для разработки идей о том, как они формируются, растут и эволюционируют. До появления InSight были исследованы модели Марса, которые были похожи на земные, но, безусловно, не пользовались успехом.
|
|
|
|
Источник
|
