Новое исследование раскрывает подробности
Новое исследование, [опубликованное](https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk4292) в журнале Science, показывает, что мантия красной планеты хранит запись её бурного начала.
Внутреннее строение Марса не так упорядочено
Внутренняя часть Марса не гладкая и однородная, как на иллюстрациях в учебниках. Новое исследование показывает, что она неоднородна — больше похожа на шоколадное пирожное «Рокки Роуд», чем на аккуратный кусочек «Песочного печенья миллионера».
Мы часто представляем себе, что у каменистых планет, таких как Земля и Марс, гладкие, слоистые недра — с корой, мантией и ядром, расположенными как бисквитная основа, карамельная середина и шоколадная начинка «Песочного печенья миллионера». Но реальность для Марса совсем не такая упорядоченная.
Сейсмические вибрации раскрывают тайны
Сейсмические колебания, зафиксированные миссией NASA InSight, выявили тонкие аномалии, которые позволили учёным из Имперского колледжа Лондона и других учреждений обнаружить более хаотичную реальность: в мантии Марса содержатся древние фрагменты размером до 4 км в поперечнике, образовавшиеся во время его формирования. Они сохранились подобно геологическим окаменелостям, свидетельствующим о бурной ранней истории планеты.
Марс и другие каменистые планеты сформировались около 4,5 миллиардов лет назад, когда пыль и камни, вращавшиеся вокруг молодого Солнца, постепенно слипались под действием гравитации.
После того как Марс в значительной степени обрёл свою форму, на него обрушились гигантские объекты размером с планету в серии почти катастрофических столкновений — таких, которые, вероятно, сформировали Луну Земли.
«Эти колоссальные столкновения высвободили достаточно энергии, чтобы растопить значительную часть молодой планеты, превратив её в огромные океаны магмы», — сказал ведущий исследователь доктор Константинос Хараламбус из Департамента электротехники и электроники Имперского колледжа Лондона.
«По мере того как эти океаны магмы остывали и кристаллизовались, они оставляли после себя фрагменты материала с различным составом — и мы полагаем, что именно их мы сейчас обнаруживаем глубоко внутри Марса», — добавил он.
Следы ранней истории
Эти ранние столкновения и их последствия разбросали и перемешали фрагменты ранней коры и мантии планеты — и, возможно, обломки самих сталкивающихся объектов — в расплавленном недрах. По мере того как Марс медленно остывал, эти химически разнообразные фрагменты оказались в ловушке в вяло перемешивающейся мантии, подобно ингредиентам, сложенным в смесь для шоколадного пирожного «Рокки Роуд», а перемешивание было слишком слабым, чтобы полностью сгладить всё.
В отличие от Земли, где тектоника плит непрерывно перерабатывает кору и мантию, Марс запечатал под собой раннюю кору, сохранив своё внутреннее строение в качестве геологической капсулы времени.
«Большая часть этого хаоса, вероятно, развернулась за первые 100 миллионов лет существования Марса», — говорит доктор Хараламбус. «Тот факт, что мы всё ещё можем обнаружить его следы через четыре с половиной миллиарда лет, показывает, насколько вяло внутреннее ядро Марса перемешивалось с тех пор».
Доказательства получены из [сейсмических данных](https://phys.org/tags/seismic+data/), записанных посадочным аппаратом NASA InSight, в частности, из восьми особенно чётких марсотрясений, включая два, вызванные двумя недавними ударами метеоритов, которые оставили на поверхности Марса кратеры шириной 150 метров.
Мантия Марса хранит следы прошлого
Посадочный аппарат InSight улавливает сейсмические волны, проходящие через мантию, и учёные видят, что волны более высоких частот достигают его датчиков из места удара за более длительное время. Эти признаки помех, по их словам, показывают, что внутреннее строение планеты неоднородно, а не гладко.
«Эти сигналы показали явные признаки помех, когда они проходили через глубокие недра Марса», — сказал доктор Хараламбус. «Это согласуется с мантией, полной структур различного происхождения — остатков ранних дней Марса».
«То, что произошло на Марсе, — это то, что после этих ранних событий поверхность затвердела и превратилась в застойную крышку, — объяснил он. — Она запечатала мантию под собой, зафиксировав эти древние хаотичные особенности — как планетарную капсулу времени».
Земная кора, для сравнения, постоянно медленно смещается и перерабатывает материал с поверхности в мантию нашей планеты — в тектонических плитах, таких как зона субдукции Каскадия, где некоторые плиты, образующие дно Тихого океана, вдавливаются под континентальную плиту Северной Америки.
Фрагменты, обнаруженные в мантии Марса, имеют поразительную структуру: несколько крупных фрагментов размером до 4 км в поперечнике окружены множеством более мелких.
Профессор Том Пайк, работавший с доктором Хараламбусом, чтобы выяснить, что вызвало эти фрагменты, сказал: «То, что мы видим, — это «фрактальное» распределение, которое возникает, когда энергия катастрофического столкновения превышает прочность объекта. Вы видите тот же эффект, когда стакан падает на кафельный пол, как и когда метеорит сталкивается с планетой: он разбивается на несколько больших осколков и большое количество более мелких кусочков. Замечательно, что мы всё ещё можем обнаружить это распределение сегодня».
Это открытие может иметь значение для нашего понимания того, как другие каменистые планеты — такие как Венера и Меркурий — развивались на протяжении миллиардов лет. Новое открытие сохранившегося внутреннего строения Марса предлагает редкий взгляд на то, что может скрываться под поверхностью застывших миров.
«Данные InSight продолжают формировать наше представление об образовании каменистых планет и Марса в частности», — сказал доктор Марк Паннинг из Лаборатории реактивного движения NASA в Южной Калифорнии. Лаборатория JPL возглавляла миссию InSight до её завершения в 2022 году. «Волнительно видеть, как учёные делают новые открытия с помощью землетрясений, которые мы зафиксировали».