Прошёл первый год работы миссии InSight на Марсе. И совсем недавно исследователи смогли сформировать новое понимание Марса, благодаря результатам, описанным в серии из шести опубликованных работ. Они показывают, что планета жива буквально “населена” землетрясениями, пылевыми вихрями и странными магнитными импульсами.
Пять из этих статей были опубликованы в журнале Nature. Оставшаяся шестая статья вышла в Nature Geoscience и подробно описывает место посадки межпланетного зонда InSight – неглубокий кратер, прозванный Homestead Hollow в области, называемой равнина Элизий.
InSight – первая миссия, посвященная исследованиям глубокого интерьера Марса. Среди его научных инструментов присутствует сейсмометр для регистрации землетрясений, датчики для измерения ветра и давления воздуха, магнитометр и зонд теплового потока, предназначенный для измерения температуры планеты.
Схематичное представление модуля InSight и подповерхностных слоёв Марса. Источник: IPGP/Nicolas Sarter
В то время как команда продолжает работать над процессом ввода зонда в марсианскую поверхность, сверхчувствительный сейсмометр SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) позволил ученым “услышать” многочисленные события вибраций на расстоянии от сотен до тысяч километров.
Распространение сейсмических волн зависит от материалов почвы, через которые они проходят, что дает учёным возможность изучить состав внутренней структуры планеты. В этом плане Марс может помочь команде лучше понять то, как формировались все каменные планеты, включая Землю.
Подповерхностные исследования
“Марсотрясения” происходят чаще, чем ожидалось, но его толчки слабее предположений планетологов. На сегодняшний день SEIS зафиксировал более 450 сейсмических сигналов, подавляющее большинство из которых, вероятно, являются землетрясениями (в отличие от белого шума, создаваемого факторами окружающей среды, такими как ветер). Самое крупное землетрясение было с магнитудой 4,0, но оно было недостаточно мощное, чтобы пройти под корой в нижнюю мантию и ядро планеты. А когда речь заходит об изучении внутренней структуры планеты, анализ отражения сигнала в мантии и ядре является настоящим лакомым кусочком.
Ученые готовы к большему: прошло несколько месяцев после приземления InSight в ноябре 2018 года, прежде чем они зафиксировали первое сейсмическое событие. А к концу 2019 года SEIS регистрировал около двух сейсмических сигналов в день, предполагая, что InSight просто приземлился в особенно спокойное время. Учёные до сих пор скрещивают пальцы и надеются на возникновение действительно крупных событий, предполагаю, что их попросту ещё не было.
Марс, в отличие от Земли, не имеет тектонических плит, но у него есть вулканически активные области, которые могут вызвать дрожание. Два землетрясения были совершенно точно связаны с одним из таких регионов под названием борозд Цербера (Cerberus Fossae), здесь учёные выявили валуны, которые, возможно, были сброшены вниз по скалам. Здесь древние наводнения прорезали каналы длиной почти 1300 километров, и потоки лавы просачивались в эти каналы в течение последних 10 миллионов лет.
Изображение борозд Цербера на Марсе. Съёмка камеры HiRISE орбитальной станции Mars Reconnaisance Orbiter. Источник: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
Некоторые из этих молодых лавовых потоков имеют признаки того, что они были разрушены землетрясениями менее двух миллионов лет назад.
“Это самая молодая тектоническая особенность на планете. Тот факт, что мы видим признаки землетрясения в этом регионе, не является сюрпризом, но это очень круто”, – геолог-планетолог Мэтт Голомбек из Лаборатории реактивного движения НАСА.
Исследование поверхности
Миллиарды лет назад Марс обладал магнитным полем. Его больше нет, но оно оставило после себя множество призраков. К ним можно отнести намагничивание древних камней, которые сейчас находятся на глубине между нескольких десятков и нескольких сотен метров. InSight оснащён магнитометром – первым прибором на поверхности Марса, обнаружившим магнитные сигналы.
Магнитометр обнаружил, что сигналы в области Homestead Hollow в 10 раз мощнее, чем было предсказано на основе данных от орбитальных космических аппаратов, которые постоянно изучают этот район. Измерения этих аппаратов усредняются по области в несколько сотен километров, в то время как измерения InSight являются более локальными.
Поскольку большинство поверхностных пород в месте нахождения зонда слишком молоды, чтобы быть намагниченными прошлым магнитным полем планеты, этот магнетизм должен исходить из древних горных пород под землёй.
“Мы объединяем эти данные с тем, что знаем из сейсмологии и геологии, чтобы правильно оценить намагниченные слои под InSight: насколько мощным поле должно быть, или насколько глубоко должна залегать порода, чтобы мы могли обнаружить это поле?”, – Кэтрин Джонсон, планетолог из Университета Британской Колумбии и Института планетарных наук.
Кроме того, учёные озадачены тем, как эти сигналы изменяются с течением времени. Измерения меняются днём и ночью; они также имеют тенденцию к пульсациям около полуночи. Теории о причинах таких изменений до сих пор вырабатываются, но есть вероятность, что они связаны с солнечным ветром, взаимодействующим с марсианской атмосферой.
Исследования ветра
InSight почти непрерывно измеряет скорость ветра, направление и давление воздуха, предоставляя исследователям больше данных, чем предыдущие миссии на поверхности Марса. Метеорологические датчики космического зонда уже обнаружили тысячи проходящих вихрей, которые называются пылевыми, когда они поднимают в воздух песок и становятся видимыми.
Изображение работы InSight на Марсе в стиле комиксов. Источник: J.T. Keane/Nature Geoscience
“Эта область имеет больше вихрей, чем любое другое место на Марсе, где мы работали с метеорологическими датчиками”, – Эймерик Спига, учёный по исследованию атмосфер планет из Сорбоннского университета в Париже.
Несмотря на всю эту активность и частое фотографирование, камеры InSight ещё не наблюдали пылевые вихри. Но SEIS способен чувствовать то, как эти вихри втягиваются в себя по поверхности, словно гигантский пылесос.
Дальнейшие исследования ядра Марса
InSight имеет два радиоприемника: один для регулярной передачи и приёма данных, и второй, более мощный радиоприемник, предназначенный для измерения “колебания” Марса во время его вращения. Эта антенна X-диапазона под названием RISE (Rotation and Interior Structure Experiment) в результате своих исследований может показать, является ли ядро планеты твёрдым или жидким. Твёрдое ядро будет заставлять Марс колебаться меньше, чем жидкое.
Как говорят исследователи, этот первый год сбора данных – только начало. Наблюдения в течение полного марсианского года, равного двум земным, даст учёным гораздо лучшее представление о размерах и частоте колебаний планеты.
По информации НАСА.
Источник: