Недавно группа ученых, участвующая в миссии InSight Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) завершила анализ сейсмических данных, записанных на Марсе после падения метеорита в сентябре 2021 года. Их результаты кардинально меняют наши взгляды на внутреннюю структуру и эволюцию Красной планеты.
Основываясь на этих результатах и предыдущих геофизических данных, Аттилио Риволдини, исследователь из Королевской обсерватории Бельгии, принял участие в исследовании, опубликованном в журнале Nature, и предложил новую модель внутренней части Марса с неоднородной мантией, содержащей слой расплавленного силиката над жидкометаллическим ядром.
Предварительные результаты и гипотезы
Первые результаты, основанные на данных миссии InSight, значительно улучшают наше понимание внутреннего строения Марса. Если предположить, что состав мантии однороден и полностью тверд, результаты показывают, что радиус жидкометаллического ядра составляет около 1830±40 километров, плотность относительно невысокая (6-6,2 г/см3), оно богато легкими элементами. Размер металлического ядра был определен путем обнаружения сейсмических волн, отраженных от границы твердого тела и жидкости, которая считается границей ядра и мантии (CMB).
Переоценка после недавнего воздействия
Однако с тех пор анализ новых данных, полученных в результате мощного падения метеорита 18 сентября 2021 года, поставил под сомнение первоначальные оценки внутренней структуры Марса. Международная группа исследователей под руководством Анри Самуэля, исследователя из Института геофизики в Париже Французского национального центра научных исследований (CNRS), и с участием Аттилио Ривольдини из Королевской обсерватории Бельгии изучила время распространения этих волн и показала, что слой расплавленного силиката в основании мантии Марса и над его металлическим ядром может объяснить новые данные.
На основе этого открытия была получена новая структурная модель, которая была опубликована в журнале Nature 26 октября. Структурная модель не только более согласуется со всеми доступными геофизическими данными, но и лучше объясняет, как Марс развивался с момента своего образования.
Объяснение аномалий землетрясений
Расплавленный слой у основания мантии объясняет необычно медленное распространение сейсмических волн, дифрагировавших вдоль реликтового излучения в сентябре 2021 года, — явление, которое до сих пор не объяснено. Более того, для нескольких более ранних сейсмических событий времена прихода сейсмических волн совпадают с отражениями сдвиговых сейсмических волн в верхней части расплавленного слоя (в десятках километров над металлическим ядром), а не в реликтовом излучении, как предполагалось ранее.
Влияние на размер и состав ядра
Наличие расплавленного слоя у основания мантии означает, что металлическое ядро Марса на 150–170 километров меньше, чем предыдущие оценки (т.е. радиус 1650 ± 20 километров).
«Это меньшее ядро также на 5–8 процентов плотнее (т.е. 6,5 г/см³). Доля легких элементов в ядре ниже, чем считалось ранее, и поэтому более соответствует космохимическим данным, полученным в результате анализа марсианских метеоритов и экспериментов при высоком давлении», — объясняет Аттилио-Риводини.
Таким образом, авторы исследования предполагают, что Марс пережил раннюю стадию магматического океана, который кристаллизовался, образуя стабильный слой на дне мантии, богатый железом и радиоактивными элементами. Тепло, выделяющееся в результате радиоактивного распада, создает базальный слой расплавленных силикатов над ядром Земли.
Ссылки Анри Самуэль, Мелани Дрилло, Аттилио Ривольдини, Зонгбо Сюй, Цюаньченг Хуанг, Рафаэль Ф. Гарсиа, Ведран Лекич, Джессика К.Э. Ирвинг, Джеймс Бад «Геофизические доказательства существования обогащенного слоя расплавленного силиката над марсианским ядром» Ро, Филипп Х. Логнонне, Джеймс А.Д. Коннолли, Тайчи Кавамура, Тамара Гудкова и Уильям Б. Банердт, 25 октября 2023 г., Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-06601-8
Источник составления: ScitechDaily.