Согласно новому исследованию, Марс содержит радиоактивный источник тепла
Открытия на Марсе продолжают удивлять научное сообщество. Самое сильное землетрясение, когда-либо зафиксированное на Красной планете в прошлом году, раскрыло больше подробностей о ее структуре и удивительном источнике тепла. Ученые смогли определить общую толщину и плотность марсианской коры. В среднем она намного толще земной или лунной коры, а главный источник тепла на планете - радиоактивный. Это открытие помогает нам улучшить понимание самой привлекательной планеты в нашей Солнечной системе.
С тех пор как в ноябре 2018 года на Марс прибыл посадочный аппарат InSight, количество зарегистрированных на планете землетрясений превысило 1300. Его миссия заключалась в сборе данных о внутренней структуре Красной планеты, в частности, через ее сейсмическую активность. К сожалению, на сегодняшний день зонд потерял всю свою мощность из-за пыли, скопившейся на его солнечных панелях, которую так и не смог смести марсианский ветер.
После попытки выйти на связь 18 декабря 2022 года НАСА отметило: "Мощность аппарата снижалась в течение нескольких месяцев, как и ожидалось, и предполагается, что InSight, возможно, достиг конца своей работы". Последний контакт состоялся 15 декабря.
Однако исключительный объем данных, собранных зондом, позволяет нам продолжать изучение Красной планеты и узнавать больше о ее глубинных особенностях, таких как ее структура и, совсем недавно, источник тепла, скрытый в ее ядре.
Например, 4 мая 2022 года благодаря инструменту SEIS, предоставленному CNES, аппарат смог зафиксировать землетрясение магнитудой 5 балов, самое сильное из когда-либо измеренных на других планетах, кроме Земли. На основе этих данных исследователи из ETH Zurich обнаружили, что кора Марса, его внешний слой, намного толще земной и даже лунной коры. Они также определили основной источник тепла планеты: он радиоактивен. Их работа опубликована в журнале Geophysical Research Letters.
Поверхностные волны и глобальная структура
Дойон Ким, сейсмолог из Института геофизики ETH Zurich и ведущий автор исследования, объясняет в своем заявлении, что он и его коллеги изучали волны, порожденные сильнейшим зарегистрированным землетрясением, волны достаточно сильные, чтобы трижды обогнуть планету. Чтобы получить представление о структуре, через которую прошли волны, исследователи измерили скорость распространения волн на разных частотах.
Эти сейсмические скорости дают представление о внутренней структуре на разных глубинах. Волны от двух крупных метеоритных ударов, изученных ранее, также дали региональное представление о специфических путях распространения. Но в случае с сейсмическими данными речь идет о глобальных данных, охватывающих всю структуру Марса.
Земля и Марс, такие близкие, но такие разные
Чтобы получить убедительные результаты, авторы объединили свои данные с существующими данными о гравитации и топографии Марса. Затем они определили толщину марсианской коры: в среднем от 42 до 56 км, с более тонкими регионами - такими как ударный бассейн Равнина Исиды (10 км) - и более толстыми - такими как в плато Фарсида, около 90 км.
Для сравнения, земная кора тоньше - от 21 до 27 км, как и лунная кора (от 34 до 43 км), что было определено сейсмометрами миссии "Аполлон". Как правило, меньшие планетарные тела в нашей Солнечной системе имеют более толстую кору, чем большие тела.
Дихотомические полушария и радиоактивное тепло
Один из самых важных результатов исследования касается различия между северным и южным полушариями Марса. Этот контраст известен по спутниковым снимкам, но сейсмические данные подтверждают эти предыдущие наблюдения. Северное полушарие Марса состоит из плоских низменностей, в то время как на юге находятся высокие плато. Разделение между северными низменностями и южными нагорьями исследователи называют марсианской дихотомией.
Ким объясняет: "можно подумать, что это различие объясняется двумя разными составами горных пород. Одна порода была бы более плотной, чем другая". Удивительно, но ученые показали, что плотность земной коры в северных низменностях и южных высокогорьях одинакова. Отметим, что анализ столкновений метеоритов с Марсом в прошлом году уже показал, что корки на севере и юге состоят из одного и того же материала.
Напротив, кора в южном полушарии простирается на большую глубину, чем в северном полушарии. Ким говорит: "Это очень интересное открытие, которое ставит точку в давних научных дебатах о происхождении и структуре марсианской коры".
Наконец, на основании полученных результатов о толщине марсианской коры авторы смогли понять, как Марс мог генерировать тепло в течение миллиардов лет. Поскольку Марс является одноплитной планетой, в отличие от Земли с ее тектоническими плитами, основным источником тепла, генерируемого сегодня в недрах Марса, был бы результат распада радиоактивных элементов, таких как торий, уран и калий.
Исследование показало, что по крайней мере половина этих тепловыделяющих радиоактивных элементов содержится в марсианской коре. Такое высокое накопление может объяснить, почему под землей существуют регионы, в которых процессы термоядерного синтеза могут происходить и сегодня! Это определенный прогресс в нашем понимании Красной планеты.