Последний роботизированный геолог НАСА начинает выявлять пульс Красной планеты.
ПОД ЕГО ХОЛОДНОЙ пыльной поверхностью жужжит Марс. Тихий, постоянный гул периодически пульсирует с ритмом землетрясений, пульсирующих вокруг планеты, но источник этой инопланетной музыки остается неизвестным.
Этот марсианский гул-всего лишь один из множества новых тайн и открытий, обнаруженных посадочным модулем InSight НАСА . Работа, описанная в наборе из пяти исследований , опубликованных сегодня вNature Geoscience и Nature Communications, позволяет взглянуть на удивительную активность над и под поверхностью Красной планеты.
InSight приземлился на Марсе в ноябре 2018 года, после мучительного спуска на плоское, невыразительное пространство вблизи экватора планеты . С тех пор корабль использует чрезвычайно чувствительный сейсмометр и множество дополнительных приборов для снятия показаний, которые помогают ученым распутать геологическую активность и внутреннюю структуру Марса.
” Это просто такое облегчение, что наконец-то можно встать и крикнуть, посмотреть на все эти замечательные вещи , которые мы видим", - говорит Брюс Банердт, главный исследователь миссии InSight.
В дополнение к странному гудению, последняя партия данных из InSight описывает первую активную зону разлома, обнаруженную на Марсе, паттерны и импульсы в современных магнитных полях, а также намеки на магнитное прошлое планеты. Взятая вместе, информация, собранная с Марса, имеет жизненно важное значение для выяснения того, как все скалистые планеты формируются и развиваются с течением времени.
” Вы не можете сделать модель только с земли, вам нужно больше точек данных", - говорит Сюзанна Смрекар , заместитель главного следователя миссии InSight. “Это просто супер захватывающе, что мы видим некоторые из этих вещей, и что мы пытаемся понять Марс.”
Любопытное происхождение землетрясения
Одной из основных целей InSight является измерение сейсмической активности Марса. Первые несколько месяцев прослушивания тембров были тревожно тихими. Но наконец, 6 апреля 2019 года, первое" Марс-землетрясение", когда-либо обнаруженное, прогрохотало по Красной планете, волнуя земных сейсмологов.
С тех пор, как это обнаружение, marsquakes продолжали катиться, с более чем 450 записанных до сих пор, говорит Банердт. В то время как уровень активности не стал неожиданностью, небольшие события, кажется, происходят все чаще и чаще. Всплеск небольших толчков может быть сезонным эффектом, но поскольку мы только начали собирать записи, это все еще одна из многих тайн, которые команда работает, чтобы разгадать.
Ученые также не уверены точно, откуда происходят все эти Марс-землетрясения. Здесь, на Земле, поверхность планеты часто дрожит из-за медленного движения тектонических плит. Стресс накапливается в коре, и внезапное высвобождение вызывает землетрясение. Но у Марса нет глобальной тектоники плит,поэтому геологи изучают другие возможные триггеры.
Обнаруженные два особых тембра помогают ученым приблизиться к ответам на эти вопросы. Пара звенела громко и ясно, определяя время между третьей и четвертой магнитудами, что позволило исследователям отследить их до места происхождения—серии глубоких разрезов на поверхности, известной как Cerberus Fossae, которые сформировались 10 миллионов лет назад или меньше.
Обширные потоки лавы и потоки воды однажды вырвались из этих трещин на поверхность, и некоторые жидкости все еще могут задерживаться глубоко под землей. Таким образом, очаги охлаждения и сжатия магмы, или движение расплавленной породы или даже воды через недра, являются возможными источниками для пары марсианских Грохотов, говорит Смрекар. (Узнайте больше о первой активной зоне разлома, найденной на Марсе.)
Чтобы точно определить причину Марс-землетрясений и получить более точную картину подземного толчка, ученым придется обнаружить больше подземных толчков, возможно, даже несколько громадин.
“Мы хотели бы увидеть [магнитуду] пять, - говорит Смрекар. “А кто его знает? Это игра в ожидание.”
Марсианская песня, которая никогда не кончается
InSight также обнаружил загадочный сейсмический сигнал, который постоянно гудит на фоне потрескивающих землетрясений.
Земля имеет много устойчивых фоновых Гудков, самый распространенный из которых происходит от всплеска океанов и падения волн на берег. Но при частоте 2,4 Герца дрон Марса имеет более высокий шаг, чем большинство естественных Гудков на Земле, которые, как правило , падают ниже 1 герца, говорит Стивен Хикс, сейсмолог землетрясения в Имперском колледже Лондона, который не участвовал в новых исследованиях.
Анализ показывает, что шум Марса не связан с ревущими ветрами планеты, и он, похоже, усиливается с треском далекого Марс-землетрясения. Этот эффект немного похож на то, чтобы заставить колокол звонить , крича рядом, объясняет Джошуа Кармайкл, количественный геофизик из Лос-Аламосской Национальной лаборатории, который не участвовал в исследованиях. Ваш голос-это смесь частот, и если одна из них соответствует резонансу колокола, ваши крики могут заставить его звенеть.
Возможно, этот гул связан с геологией под инсайтом, которая каким-то образом усиливает этот конкретный тон, говорит Банердт. Инсайт сидит в Древнем кратере, так как заполнен пылью и песком , который может звенеть, улавливая волны от землетрясений. Однако структура также не возбуждается турбулентными ветрами, и бассейн кажется немного маленьким, чтобы генерировать это конкретное кольцо, говорит Банердт.
Гул и землетрясения, возможно, происходят из двух разных источников, говорит Хикс. The InSight lander itself might even be causing the mysterious resonance, Banerdt adds.
“Это крайне озадачивает, - говорит Банердт. "У нас нет единого мнения, что это такое.”
Заточка магнитного изображения
В дополнение к обнаружению странностей о текущей сейсмической активности Марса, последние данные InSight обнаружили нечто неожиданное о магнитном поле планеты: поле, окружающее посадочный модуль, в 10 раз сильнее, чем предсказывают спутники.
На Земле наше магнитное поле управляется тем, что известно как геодинамо, созданное как расплавленное железное ядро внутри вращающейся планеты, постоянно вращается примерно на 1800 миль под нашими ногами. Этот отток генерирует глобальное магнитное поле, которое окружает планету и защищает ее от солнечной радиации.
На Марсе тоже когда-то была геодинамо, но она остановилась миллиарды лет назад, возможно, позволив солнечным взрывам вырвать когда-то толстую атмосферу. Только клочья магнетизма Марса все еще остаются сегодня в форме магнитных минералов, запертых в горных породах планеты. Таким образом, планета имеет лоскутное одеяло магнитных полей различной интенсивности, разбросанных по ее поверхности.
Орбитальные аппараты предоставили нечеткую картину этого лоскутного поля, паря высоко над землей. Но теперь InSight предоставил эквивалент изображения с высоким разрешением, и магнитное поле намного интенсивнее, чем ожидалось. В то время как измерение посадочного модуля-это всего лишь одна точка данных, информация в конечном итоге может помочь распутать силу прошлой геодинамики Марса, которая, в свою очередь, может ответить на вопросы о том, когда и почему Марс перешел от теплого, влажного мира к холодному, сухому шару.
“Это измерение было нашим первым маленьким крошечным вкусом—одной единственной точкой-насколько сильнее может быть намагниченность", - говорит Роберт Лиллис, планетарный космический физик из Калифорнийского университета в Беркли, который не был частью исследовательской команды.
Новые исследования также дают дразнящий ключ к возрасту геодинамо. Исследователи проследили за сигналами до скальной единицы, расположенной в нескольких милях под землей, которая, как полагают, составляет около 3,9 миллиарда лет—примерно на 200 миллионов лет моложе, чем когда геодинамика Марса обычно считается выключенной.
Неужели геодинамическая Буря в ядре Марса продолжалась дольше, чем считалось ранее? Трудно сказать наверняка из-за огромной неопределенности в возрасте горных единиц, предупреждает Кэтрин Джонсон, первый автор нового исследования магнитных полей Марса и геофизик из Университета Британской Колумбии и Института планетарной науки . Но, возможно, будущие открытия инсайта дадут больше подсказок.
Таинственный пульс
Инсайт также обнаружил некоторое колебание магнетизма, наложенного поверх постоянного магнитного поля Марса-изменения от дня к ночи и сигналы, которые иногда пульсируют в слабом импульсе .
Суточные вариации магнитного поля распространены на Земле. На дневной стороне нашей планеты солнечная радиация бьет вниз по верхней атмосфере, создавая заряженные частицы, которые взаимодействуют с ветрами и линиями магнитного поля Земли ropey для генерирования электрических токов. В результате магнитное поле на дневной стороне нашей планеты получает небольшой дополнительный импульс, в то время как темная сторона немного слабее. Эта суточная картина также наблюдается на Марсе—то, что ученые не ожидали обнаружить с поверхности.
Магнитное поле Марса, по-видимому, имеет более короткие периоды колебаний, которые происходят прямо около полуночи, а иногда на рассвете или в сумерках. Они появляются не каждый день, без видимой рифмы или причины за шаблоном, отмечает Джонсон. Невидимый дирижер этого магнитного оркестра, вероятно, находится высоко над поверхностью Красной планеты. Там потоки заряженных частиц от солнца обтекают планету, частично отклоняясь слабой атмосферой Марса и неоднородным магнитным полем.
Турбулентность в этих солнечных ветрах может генерировать волны в магнитном поле Марса, и этот процесс или аналогичные эффекты могут быть источником пульсаций, которые InSight измеряет на поверхности.
“Мы действительно не понимаем, откуда они берутся”, - говорит Джонсон. Парный анализ из InSight на земле и орбитального корабля под названием MAVEN в небе может помочь обеспечить перерыв в этом случае.
Между тем, все данные InSight из новых исследований теперь доступны для общественности, причем новые партии публично публикуются каждые три месяца. Банердт надеется, что другие ученые присоединятся к его команде в их постоянных усилиях по изучению чисел.
“Чем больше умов вы будете думать об этом, - говорит он, - тем больше вероятность, что вы найдете хорошие ответы.”
