Пока сейсмометр миссии InSight НАСА терпеливо ждет следующей сильной встряски (как землетрясение на нашей планете), ученые Такаси Йошизаки (Университет Тохоку) и Билл Макдоно (Университет Мэриленда) создали новую композиционную модель для Марса.
Для проекта исследователи воспользовались камнями с Марса и измерениями с орбитальных спутников, что позволило предсказать глубину до границы ядра и мантии – 1800 км под поверхностью. Им также удалось предположить, что в ядре скрывается умеренное количество серы, кислорода и водорода.
Йошизаки говорит:
«Понимание состава и внутренней структуры каменистых планет позволяет разобраться в условиях формирования, процессе и времени отделения ядра от мантии, а также объеме коры, извлеченной из мантии».
Ранее астрономы пользовались дистанцией разделения и орбитальными периодами планет и их спутников, чтобы определить размер, массу и плотность небесных объектов. Но современные космические аппараты, расположенные на орбите, позволяют добыть более детальные сведения о форме и плотности планеты. Однако данные о внутреннем составе и структуре остаются загадкой.
Узнать это позволяет сейсмический профиль планеты. Когда «землетрясение» раскачивает планету, звуковые волны распространяются сквозь ее внутренне пространство со скоростью, которая контролируется ее внутренним составом и температурой. Сильные отличия в плотности (к примеру, порода и сталь) заставляют звуковые волны реагировать по-разному.
В конце 19-го века ученые выдвинули гипотезу о наличии внутри Земли металлического ядра. Но лишь в 1914 году сейсмологи подтвердили его существование на глубине 2900 км. Ученые раскрыли структуру внутреннего пространства планеты, что позволяет разобраться в природе землетрясений.
Астронавты миссии Аполлон установили на Луне 4 сейсмометра, которые помогли определить структуру ядра-мантии-коры земного спутника. Но Марс получил первый сейсмометр InSight НАСА лишь в середине 2018 года.
Композиционные модели для планеты создаются за счет объединения сведений из поверхностных пород, физических наблюдений и хондритных метеоритов. Последние представляют собою смесь камня и металла, состоящие из твердых частиц, скопившихся в начале формирования Солнечной туманности.
Йошизаки добавляет:
«Оказывается, марсианское ядро составляет 1/6 массы планеты, а для Земли это 1/3».
Эти данные согласуются с тем, что на Красной планете больше атомов водорода, чем на Земле, ядро скромнее по размерам, а на поверхности заметна красная ржавчина. Также ученые зафиксировали более высокое наличие летучих элементов на Марсе, чем на Земле (сера и калий), но меньше, чем в хондритных метеоритах.
Новую модель Марса протестируют с помощью миссии InSight, которая должна определить глубину до границы марсианского ядра и мантии. Подобные модели позволят разобраться в природе и происхождении планеты.
Исследование представлено в журнале Geochimica et Cosmochimica Acta.
