Дослідження NASA InSight дає найчіткіший погляд на ядро ​​Марса

Пара землетрусів у 2021 році послала сейсмічні хвилі глибоко в ядро ​​Червоної планети, давши вченим найкращі дані щодо її розміру та складу. У той час як NASA вивело з експлуатації свій посадковий апарат InSight Mars у грудні, дані його сейсмометра будуть досліджуватися протягом наступних десятиліть. Подивившись на сейсмічні хвилі, зафіксовані приладом під час двох поштовхів у 2021 році, вчені змогли зробити висновок, що ядро ​​з рідкого заліза Марса менше й щільніше, ніж вважалося раніше.

Висновки, які є першими прямими спостереженнями за ядром іншої планети, були детально описані в статті, опублікованій 24 квітня в Proceedings of the National Academies of Sciences. Ці два землетруси, що відбулися 25 серпня та 18 вересня 2021 року, були першими ідентифікованими командою InSight, які виникли на протилежному боці планети від посадкового модуля – так звані далекобійні землетруси. Відстань виявилася вирішальною: чим далі відбувається землетрус від InSight, тим глибше в планету можуть пройти його сейсмічні хвилі, перш ніж їх зафіксують.

«Нам потрібні були як удача, так і вміння, щоб знайти, а потім використати ці землетруси», — сказала провідний автор Джессіка Ірвінг, учений про Землю з бристольського університету у Великобританії. «Зовнішні землетруси важче виявити, оскільки велика кількість енергії втрачається або відволікається під час проходження сейсмічних хвиль планетою».

Ірвінг зазначив, що два землетруси сталися після того, як місія працювала на Червоній планеті більше повного марсіанського року (приблизно двох земних років), що означає, що Служба землетрусів – вчені, які спочатку ретельно вивчали сейсмографи – вже відточили свої навички. Допомогло також те, що удар метеорита спричинив один із двох землетрусів; удари забезпечують точне місцеперебування та більш точні дані для роботи сейсмолога. (Оскільки на Марсі немає тектонічних плит, більшість землетрусів викликані розломами або тріщинами гірських порід, які утворюються в корі планети через спеку та стрес.) Розмір землетрусів також був фактором виявлення.

Концепція цього художника показує розріз Марса разом із траєкторіями сейсмічних хвиль від двох окремих землетрусів у 2021 році. Виявлені місією NASA InSight, ці сейсмічні хвилі були першими в історії, які потрапили в ядро ​​іншої планети.

«Ці два далекобійних землетруси були одними з найбільших, які були почуті InSight», — сказав Брюс Банердт, головний дослідник InSight у Лабораторії реактивного руху НАСА в Південній Каліфорнії. «Якби вони не були такими великими, ми б не змогли їх виявити».

Однією з труднощів виявлення цих конкретних землетрусів було те, що вони знаходяться в «зоні тіні» – частині планети, від якої сейсмічні хвилі мають тенденцію заломлюватися від InSight, що ускладнює відлуння землетрусу, щоб досягти посадкового модуля, якщо тільки він дуже великий. Виявлення сейсмічних хвиль, які проходять через тіньову зону, надзвичайно складне; тим більше вражає те, що команда InSight зробила це, використовуючи лише один сейсмометр, який вони мали на Марсі. (На відміну від цього, на Землі поширено багато сейсмометрів.)

«Потрібен був великий сейсмологічний досвід усієї команди InSight, щоб витягти сигнали зі складних сейсмограм, записаних посадковим модулем», — сказав Ірвінг.

Попередня стаття, яка пропонувала перший погляд на ядро ​​планети, спиралася на сейсмічні хвилі, які відбивалися від її зовнішнього кордону, надаючи менш точні дані. Виявлення сейсмічних хвиль, які дійсно пройшли через ядро, дозволяє вченим уточнювати свої моделі того, як виглядає ядро. Виходячи з висновків, задокументованих у новій статті, близько п’ятої частини ядра складається з таких елементів, як сірка, кисень, вуглець і водень.

«Визначення кількості цих елементів у планетному ядрі є важливим для розуміння умов у нашій Сонячній системі, коли формувались планети, і того, як ці умови вплинули на планети, які утворилися», — сказав один зі співавторів статті Дойон Кім з ETH Zurich.

Це завжди було головною метою місії InSight: вивчити глибокі надра Марса та допомогти вченим зрозуміти, як утворюються всі скелясті світи, включаючи Землю та її Місяць.