Посадочный модуль НАСА InSight раскрыл секрет внутренней структуры Марса

Планетологи, работающие с сейсмографом SEIS марсианской автоматической станции InSight, опубликовали новые результаты анализа данных, собранных аппаратом. Ученые смогли оценить толщину коры Марса, определить размер ядра планеты и выяснить, что кора во много раз богаче радиоактивными элементами, чем мантия планеты.

InSight приземлился на Марсе в конце 2018 года и занимается исследованиями внутреннего строения и климата планеты. Станция оснащена несколькими научными приборами, но наиболее важным из них является сейсмограф SEIS, который зафиксировал первое маршеврчество в марте 2019 года и с тех пор зарегистрировал более тысячи отдельных сейсмических событий.

Анализ того, как сейсмические волны распространяются внутри планеты, ранее позволил ученым примерно понять, где лежат границы слоев Марса и каковы размеры его ядра.

1. В трех новых статьях планетологи из международной команды InSight, работая с данными, полученными SEIS, опубликовали результаты исследований внутреннего строения Марса. Амир Хан из Института геофизики в Цюрихе и его коллеги использовали прямые (P и S) и отраженные от поверхности (PP, PPP, SS и SSS) сейсмические волны, генерируемые во время восьми маршевых землетрясений, для изучения структуры планеты на глубину. 800 километров.

2. Ученые установили, что литосфера Марса простирается на глубину 400-600 километров, что делает ее толще, чем у Земли.

3. Более того, по сравнению с мантией кора Марса в 13-20 раз богаче радиоактивными элементами, распад которых сильно нагревает этот слой. Эти оценки оказались выше оценок, полученных при исследовании поверхности Марса орбитальными аппаратами.

4. Бриджит Кнапмайер-Эндрун из Института геологии и минералогии Кельнского университета и ее коллеги использовали сейсмические события для оценки толщины и слоистости коры Марса в месте посадки станции. Ученые пришли к выводу, что моделей коры может быть две: тонкая и толстая.

5. В случае тонкой модели кора имеет толщину от 15 до 25 километров и может быть разделена на два слоя. В случае толстой коры ее мощность составит от 27 до 47 километров, и в ней можно выделить три слоя.

6. Если рассматривать планету в целом, то в рамках тонкой модели средняя толщина земной коры составляет от 24 до 38 километров, а ее предельно допустимая плотность составляет 2850 килограммов на кубический метр.

7. В случае толстой модели средняя толщина коры составляет от 39 до 72 километров, а ее предельно допустимая плотность составляет 3100 килограммов на кубический метр. Для обеих моделей плотность земной коры оказалась значительно ниже, чем можно было бы ожидать, исходя из свойств поверхностного слоя Марса.

8. Наконец, (Саймон К. Штелер) из Института геофизики в Цюрихе и его коллеги использовали сейсмические волны для уточнения границы между мантией Марса и его жидкометаллическим ядром.

9. Оказалось, что радиус ядра составляет 1830 ± 40 километров, а его средняя плотность составляет от 5,7 до 6,3 грамма на кубический сантиметр, что требует значительного количества легких элементов, растворенных в железо-никелевом ядре, в частности серы (10 -15 процентов от общей массы), кислород (<5 процентов от общей массы) и водород и углерод (<1 процент от общей массы).

10. Ученые пришли к выводу, что минералогический состав мантии Марса может быть аналогичен верхней мантии Земли, в то время как на планете отсутствует относительно плотная и теплоизолирующая нижняя мантия. Это согласуется с моделью, в которой Марс обладал глобальным магнитным полем, созданным динамо-эффектом 4,5–3,7 миллиарда лет назад, а затем относительно быстро охлаждался, из-за чего теперь можно наблюдать только намагниченные части земной коры.