Разкрихме вътрешността на Марс

Преките сеизмични наблюдения дават улики за структурата и еволюцията на червената планета. Изображение: NASA

 

Вътрешността на една планета крие важни улики за нейния произход и нейната топлинна и динамична еволюция. Изследването на по-дълбоките слоеве на планетата може да разкрие как една планета се е натрупала и диференцирала на слоеве, дали ядрото ѝ поддържа геодинамо, което създава магнитно поле, и какъв е произходът на всяка тектонска и вулканична дейност. 

Сега са открити нови улики за Марс и направени първите открития на вътрешната структура на планетата въз основа на данни от кацналия апарат на НАСА InSight (проучване на вътрешността с помощта на сеизмични изследвания, геодезия и топлопренос). Тези изследвания за първи път предоставят директни наблюдения на кората, мантията и структурата на ядрото на друга скалиста планета освен Земята, за които резултатите и последиците могат да бъдат сравнени и контрастирани с характеристиките на нашата планета.

 


РЕКЛАМА:

***

Недрата на Марс могат да бъдат изследвани със записи на сеизмичните вълни, които се разпространяват през планетата след земетресение. За Земята първото измерване на вълни, гмуркащи се дълбоко през мантията, е направено през 1889 г. в Германия на земетресение в Япония. Следователно глобалната сеизмология е сравнително млада наука. Чак през първите десетилетия на ХХ век сеизмолозите разкриха основните слоеве на Земята – тоест границите между кората и мантията на 30 км под земната повърхност, мантията и ядрото приблизително по средата на центъра и малката вътрешна сърцевина.

 

Компютърно изображение на InSight с разтворени соларни панели на повърхността на Марс.

 

В голям подвиг на инженерството, InSight кацна на Марс през ноември 2018 г. Неговият сеизмометър, SEIS (сеизмичен експеримент за вътрешна структура), започна да записва земетресения през февруари 2019 г. Измерването на земните движения на Марс идва с редица предизвикателства.

Въпреки че чувствителните сензори в SEIS измерват движението на земята по три оси и през честоти, неговите записи се получават само на едно място. Това го ограничава в прецизността доколко добре той може да локализира епицентровете и времето на земетресението. И въпреки че предпазен щит заобикаля SEIS, неговите сензори все още записват смущения, причинени от климатични промени, включително вълни от атмосферно налягане и прахови бури. Тези сигнали дават интересни улики за атмосферата на Марс и нейната дневна и сезонна променливост, но за тези, които изучават марсотресенията и вътрешността на Марс, тези сигнали обикновено се считат за „шум“. Геологията на Марс също създава предизвикателства. Неговата скалиста повърхност на почвата разсейва сеизмичната енергия близо до сеизмометъра, усложнявайки идентификацията на вълните.

 

Резултатите от мисията InSight вече показаха, че Марс е сеизмично активен. Марсотресенията са в изобилие, макар и слаби по магнитуд. Изчислено е, че всички, наблюдавани през 2-те години на запис, са с магнитуд под 4.0, какъвто хората биха усетили само на няколко километра от епицентъра.

По-голямата част от марсотресенията възникват в кората и създават силни реверберации вътре, което прави отделните вълни трудни за идентифициране. По-малък брой се генерира под кората и външният им вид наподобява тектонските събития на Земята. Изследванията на Knapmeyer-Endrun et al., Khan et al. и Stähler et al. използват данни от около 10 от тези подкорови земетресения, за да разкрият вътрешната структура на Марс.

 

Изображение: NASA

 

Измервания на марсианско ядро

 

Сеизмичните вълни ни разказват за свойствата и границите на вътрешността на планетата. Срязващите вълни, които се движат от марсотресение и отразяват от желязо-никеловата сърцевина, се откриват от сеизмометъра на InSight и ни дават оценка за размера на сърцевината. Силата на отразените вълни показва, че ядрото е в течно състояние, през което срязващите вълни не могат да се разпространяват. 

 

Цялата статия, както и още много други, можете да прочетете в новият брой 148 на сп. Българска наука.
Подаряваме ти първите 41 стр. от брой 148 тук>>


Европейска нощ на учените 2022 г.: