Первая в истории подземная карта Марса таит сюрпризы

Сейсмограф станции NASA InSight помог ученым впервые создать карту подземного строения Марса. Специалисты провели анализ сейсмических данных и обнаружили, что в недрах Красной планеты находится промежуточный слой, который никак не ожидали там найти.

Марс был целью большого количества миссий по изучению планет, включающих облет, орбитальные и посадочные аппараты, а также марсоходы. В этих миссиях основное внимание уделялось дистанционному зондированию поверхности и атмосферы, геохимии и минералогии поверхности. Миссия НАСА InSight впервые нацелена на геологическое пространство с применением сейсмических методов.

На сегодняшний день спускаемый аппарат NASA InSight работает на Марсе уже свыше 1000 солей (марсианских дней), хотя изначально предполагалось, что он прослужит только  709 солей. Основной научный прибор миссии — сейсмограф SEIS. Он постоянно работает с основной целью — обнаруживать землетрясения, чтобы можно было количественно оценить марсианскую сейсмичность и сделать выводы о внутренней структуре планеты во всех масштабах. Именно сейсмограф помог специалистам понять строение планеты, оценить размер и состав ее мантии.

Художественное изображение посадочного модуля InSight. Изображение: NASA / JPL-Caltech

Для нового исследования, результаты которого появились в Nature Communications, планетологи задействовали все возможности сейсмографа, включая регистрацию колебаний, которые происходят из-за взаимодействия ветров на Марсе и неровностей поверхности — горных пород и слоев почвы. На Земле этот метод уже опробован: земные ветры и океаны заставляют поверхность планеты колебаться, и регистрация этих вибраций позволяет определить, что находится под поверхностью. На Марсе ученым было сложнее: океанов там нет, ветры слабее земных из-за более тонкой атмосферы, а из всех инструментов для регистрации колебаний — только зонд SEIS.

Сейсмологи изучили данные, полученные при изучении неглубоких подповерхностных слоев равнины Элизий, крупного вулканического региона на Марсе к северу от марсианского экватора. Прямо под поверхностью обнаружился слой реголита преимущественно из песчаного материала толщиной около 3 метров.

Ниже ученые выявили около 150 метров базальтовых пород, и это соответствовало их ожиданиям. Но также между этими затвердевшими лавовыми потоками сейсмологи идентифицировали еще один слой толщиной 30-40 метров. Предположительно в нем содержатся менее прочные осадочные материалы, чем базальт.

Художественное изображение подповерхностных слоев Марса под посадочным модулем InSight в Homestead hollow, небольшом ударном кратере. SEIS — полусфера светлого цвета перед посадочным модулем. Изображение: ETH Zurich / Géraldine Zenhäusern

Планетологи датировали потоки лавы: выяснилось, что верхнему слою примерно 1,7 млрд лет, а вот более глубокий слой базальта под осадками образовался гораздо раньше — ему около 3,6 млрд лет. Что касается неожиданного промежуточного слоя, специалисты считают, что ему не больше 1,7–2 млрд лет.

NASA InSight разместил сейсмометр на Марсе 19 декабря 2018 года. Изображение: NASA / JPL-Caltech

В будущем ученые планируют заглянуть вглубь еще на несколько километров и создать расширенную карту недр Красной планеты. Понимание особенностей неглубоких слоев под поверхностью Марса нужно для дальнейших исследований: например, это позволить оценить их несущую способность, понять степень проходимости для вездеходов, а также обнаружить лед и грунтовые воды.