Новое исследование предполагает, что столкновение, произошедшее недавно, потрясло Марс сильнее, чем считалось ранее.
Что-то действительно заставило Красную планету содрогнуться. Исследования с участием двух миссий НАСА — Mars Reconnaissance Orbiter и посадочного модуля InSight, который уже завершил свою работу, — пролили свет на удары метеоритов и создаваемые ими сейсмические сигналы. В результате важного открытия выяснилось, что эти сигналы могут проникать глубже внутрь Марса, чем считалось ранее. Это может изменить наше представление о строении самой планеты Марс.
Исследование основано на двух статьях, опубликованных на этой неделе в журнале Geophysical Research Letters. Основные данные получены в ходе миссии NASA InSight — первой специализированной геодезической миссии на Марсе. InSight приземлился в районе равнины Элизий на Марсе 26 ноября 2018 года и доставил на Красную планету первый в истории сейсмометр. За четыре года работы Insight зафиксировал более 1300 «марсотрясений» до завершения миссии в 2022 году. Большинство из них были вызваны геологической активностью, а некоторые — ударами далёких метеоритов. Иногда InSight наблюдал «приливные силы», связанные с прохождением спутника Фобос над поверхностью планеты.
Удар метеорита на Марсе с большого расстояния
Как и на Земле, обнаружение сейсмических волн даёт нам возможность исследовать недра Марса, предоставляя информацию о плотности, глубине и толщине коры, мантии и ядра. Несомненно, в прошлом удары были сопоставлены с сейсмическими волнами, зафиксированными InSight. Свежий кратер, замеченный орбитальным аппаратом Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) НАСА в 2022 году, был соотнесён с ударом в районе равнины Амазонис. Но это первый случай, когда удар в подверженном землетрясениям районе Церберские трещины был связан с данными InSight. Находка особенно интригует, поскольку этот район находится на расстоянии четверти пути от места посадки InSight, на расстоянии 1640 километров (1019 миль).
Обнаружение кратера диаметром 21,5 метра (71 фут), размером примерно с полуприцеп, сразу же поставило перед учёными загадку. Кратер, образовавшийся в результате удара, оказался более удалённым, чем предполагалось. Обычно считалось, что марсианская кора оказывает демпфирующее воздействие на отдалённые удары. Это означает, что волны, возникшие в результате столкновения, прошли более прямым путём через «сейсмическую магистраль» в более глубокой мантии самой планеты. Это открытие имеет ключевое значение для нашего понимания внутреннего строения Марса. Возможно, потребуется пересмотреть наши представления и модели внутреннего строения планеты. «Один из факторов — состав коры и то, как сейсмические волны от ударов проходят через них, — сказал Эндрю Гуд (NASA-JPL) Universe Today. — В настоящее время нет планов по установке дополнительных сейсмометров на Марсе, но в ближайшем будущем планируется установить сейсмометр на Луне», — говорит Гуд, имея в виду сейсмический комплекс Farside, запланированный на 2026 год.
Новый взгляд на недра Марса?
Член команды InSight Константиноc Хараламбус из Имперского колледжа Лондона более подробно объясняет это открытие в электронном письме :
Обнаружение этого столкновения меняет наше понимание внутреннего строения Марса, особенно его коры и верхней мантии, как в краткосрочной перспективе, так и в долгосрочной. Однако в последнем случае потребуется дополнительная работа, чтобы точно понять, каким образом!
Немедленное изменение в нашем понимании заключается в том, что гораздо больше сейсмических событий, зафиксированных миссией InSight, проникли глубже в недра планеты, чем мы предполагали. Ранее мы думали, что кора задерживает большую часть высокочастотной сейсмической энергии, направляя её вокруг планеты от точки удара к сейсмометру InSight. Мы считали, что вся высокочастотная энергия, которая проникала глубже в мантию, быстро рассеивалась. Однако теперь выясняется, что мантия Марса значительно лучше передаёт эту сейсмическую энергию, чем мы думали, что позволяет ей распространяться быстрее и на большие расстояния. Это говорит о том, что состав мантии отличается от прежних предположений, вероятно, содержанием оксида железа ниже, чем предсказывали ранние модели.
Кроме того, поскольку это столкновение было зафиксировано в районе Церберовых впадин — регионе, где, вероятно, происходят многие марсотрясения, — оно предоставляет уникальную возможность различать сейсмические сигналы, возникающие в результате глубинных внутренних (тектонических) процессов, и сигналы, вызванные более поверхностными внешними (ударными) источниками.
Таким образом, в долгосрочной перспективе мы заново пересмотрим данные о сейсмических событиях, которые ранее считали не проникающими глубоко в недра Марса. Эта работа продолжается, но уже полученные результаты указывают на новые особенности верхней мантии Марса, которые мы стремимся подтвердить. Следите за обновлениями!
Поиски столкновений с помощью MRO
MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) — это орбитальный зонд NASA, запущенный в 2005 году для исследования Марса. Он оснащён мощной камерой и другими инструментами, которые позволяют изучать поверхность планеты, атмосферу и климат, а также искать следы воды и недавних столкновений метеоритов. MRO играет ключевую роль в выборе мест для посадки марсоходов и других миссий.
Как исследователи получили изображение крошечного кратера — это удивительная вторая часть истории. Почтенный MRO НАСА создаёт десятки тысяч изображений поверхности Марса. Они получаются в основном с помощью бортовой контекстной камеры космического аппарата. В течение многих лет исследователи использовали алгоритм машинного обучения для поиска на изображениях свежих мест ударов, которых нет на предыдущих кадрах. Эти области, в свою очередь, помечаются для более тщательного изучения с помощью камеры 0,5-метрового научного эксперимента по получению изображений высокого разрешения (HiRISE). Программа искусственного интеллекта была разработана Лабораторией реактивного движения НАСА.
На сегодняшний день команда обнаружила 123 новых кратера в пределах 3000 километров (1864 миль) от места посадки InSight. 49 из них (включая удар в районе Церберских трещин) соответствуют данным сейсмологии InSight. «Если бы это делалось вручную, на это ушли бы годы», — говорится в недавнем пресс-релизе члена группы InSight Валентина Бикеля (Университет Берна, Швейцария). «Используя этот инструмент, мы перешли от десятков тысяч изображений к нескольким за считанные дни».
Наследие InSight
InSight предоставил обширную сейсмологическую и геологическую информацию о Марсе. Инструмент «Сейсмический эксперимент для изучения внутренней структуры» (SEIS) работал в соответствии с планом. Однако пакету «Измерение теплового потока и физических свойств» (HP^3) не удалось достичь целевой глубины, чтобы предоставить полезные научные данные о недрах планеты. К сожалению, на данный момент не запланировано никаких специализированных миссий по геологии Марса. Вероятно, придётся подождать увлекательных научных открытий до пилотируемых миссий 2030-х годов.
Миссия InSight была совместным проектом НАСА, Германского космического агентства (DLR) и Французского космического агентства (CNES). В этой новаторской миссии также приняли участие другие международные партнёры. Тем не менее, приятно видеть, что миссии вроде InSight всё ещё приносят научные результаты спустя долгое время после того, как они завершили свою работу.