Посадочная станция InSight закончила свою работу в декабре 2022 года, но данные, которые были получены будут изучаться еще годы и десятилетия.
Изучая сейсмические волны, обнаруженные станцией от двух землетрясений в 2021 году ученые смогли сделать вывод, что жидкое железное ядро Марса меньше и плотнее, чем считалось ранее.
Результаты этих первых прямых наблюдений за ядром другой планеты были изложены в статье, опубликованной 24 апреля в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Зафиксированные станцией InSight 25 августа и 18 сентября 2021 года два сигнала стали первыми сигналами от дальних марсотрясений (их источники находились на другой стороне планеты от посадочного модуля). В данном случае расстояние оказалось решающим фактором: чем дальше от станции происходит марсотрясение, тем глубже в планету могут проникнуть его сейсмические волны, прежде чем они будут обнаружены.
«Нам требовались и удача, и умение, чтобы найти, а затем использовать эти марсотрясения», — сказала ведущий автор Джессика Ирвинг, ученый-сейсмолог из Бристольского университета в Соединенном Королевстве. «Землетрясения на дальней стороне по своей природе труднее обнаружить, потому что большое количество энергии теряется или отводится в сторону, когда сейсмические волны проходят через планету».
Карта местоположения, сейсмические данные и частотно-зависимый анализ поляризации для событий S0976a и S1000a.
(A) Расположение двух дальних событий, S0976a (красный кружок) и S1000a (синяя звезда), и сейсмометра InSight (оранжевый треугольник). Пунктирные линии показывают траекторию SKS в мантии, а сплошные линии — часть траектории SKS в ядре Марса. [Модель топографии поверхности из исх. 57. Трассы сейсмических фаз СКС и ПП показаны тем же цветом, что и события. СКС проходит через ядро; ПП остается в мантии. PP может иметь несколько приходов на это эпицентральное расстояние (10); мы показываем путь первой распространяющейся волны. SS, используемый вместе с PP в качестве эталонной фазы, имеет очень похожий путь к PP.
(B) Радиальные (синие), поперечные (серые) и вертикальные (оранжевые) сейсмограммы компонентов для S1000a (слева) и S0976a (справа) вместе с пиками времени пробега. Над радиальной составляющей мы показываем ее огибающую.
(C) Горизонтально-вертикальная суммарная интенсивность FDPA как функция времени (метод анализа A). Сильный горизонтально поляризованный сигнал интерпретируется как приход СКС. — ПНАС
Ирвинг отметила, что два марсотрясения произошли после того, как миссия отработала на Красной планете более полного марсианского года (около двух земных лет), а это означает, что Служба марсотрясений — ученые, которые изначально тщательно изучают сейсмографы, — уже отточили свои навыки. Также помогло то, что одно из двух марсотрясений было вызвано ударом метеорита, точку падения которого смогли точно определить с орбиты. (Поскольку на Марсе нет тектонических плит, большинство марсотрясений вызвано разломами или трещинами горных пород, которые образуются в коре планеты из-за тепла и перенапряжения.) Размер марсотрясений также является фактором, который влияет на его обнаружение и анализ.
«Эти два дальних марсотрясения были одними из самых сильных, обнаруженных InSight», — сказал Брюс Банердт, главный исследователь InSight в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. «Если бы они не были такими большими, мы бы не смогли их обнаружить».
Одна из проблем при обнаружении этих конкретных землетрясений заключалась в том, что они находятся в «теневой зоне» — части планеты, от которой сейсмические волны имеют тенденцию преломляться, из-за чего эху марсотрясения трудно достичь посадочного модуля. Обнаружение таких сейсмических волн, пересекающих теневую зону, исключительно сложно; тем более впечатляет, что команда InSight сделала это, используя только один сейсмометр, который у них был на Марсе. (в то время как на Земле имеется громадное число сейсмостанций)
«Команде InSight потребовалось много сейсмологических знаний, чтобы выделить сигналы из сложных сейсмограмм, записанных посадочным модулем», — сказала Ирвинг.
Обнаружение сейсмических волн, которые действительно прошли через ядро, позволяет ученым уточнить свои модели того, как выглядит ядро. Согласно выводам, задокументированным в новой статье, примерно пятая часть ядра состоит из таких элементов, как сера, кислород, углерод и водород.
«Определение количества этих элементов в планетарном ядре важно для понимания условий в нашей Солнечной системе, когда формировались планеты, и того, как эти условия повлияли на формирование планет», — сказал один из соавторов статьи, Доен Ким из ETH Zurich. .
Это всегда было главной целью миссии InSight: изучить недра Марса и помочь ученым понять, как формируются все каменистые миры, включая Землю и ее Луну.
Это краткий перевод статьи. Оригинал можно прочесть здесь.
