Согласитесь – каждый из нас хотел бы знать, что происходит внутри Марса. Ведь эта планета является первым кандидатом на колонизацию землянами. И рано или поздно это произойдёт с вероятностью 100 процентов, потому что ресурсы Земли конечны, как бы мы их не экономили. Нам всё равно, в любом случае, при любом раскладе придётся как минимум расширять своё присутствие в Солнечной системе. И лучше Марса места для человека в ней нет. Планета находится в обитаемой зоне, имеет большие запасы воды, какую-никакую атмосферу и проблемы с Марсом, собственно, только две – отсутствие магнитного поля и низкая гравитация. И если недостаток силы тяжести как-то можно компенсировать, физическими упражнениями, или использованием тяжёлой обуви, или ещё как-нибудь, например, проводя какое-то время в центрифугах, в которых искусственно создаётся имитация земного притяжения, то с магнитным полем просто беда. Потому что без него на поверхности Марса так и будет полно смертельной радиации. Ведь это только у Брэдбери на Марсе были сосисочные на перекрёстках дорог… И поэтому учёных очень интересует ядро Марса. Они пристально изучают его, чтобы, в том числе, понять – а можно ли его как-то «запустить», чтобы оно генерировало магнитное поле, как это делает ядро Земли? Я знаю, сегодня это звучит утопически, всё-таки Марс – это не просто камешек в космосе. Но кто знает, какими знаниями и технологиями будет обладать человечество в те времена, когда Землю придётся покинуть? Итак, что нам известно к настоящему времени по этому вопросу? Давайте попробуем в этом разобраться...

Полезная миссия

Благодаря миссии «InSight», прибывшей на Марс в ноябре 2018 года и завершившей свою работу в декабре 2022 года, науке стало известно о недрах Красной планеты много нового. Вполне вероятно, что в ближайшие годы мы увидим много новых статей, содержащих интерпретации полученных данных и новые модели внутреннего строения Марса. Благодаря им мы сможем понять, почему эволюция этой планеты так сильно отличалась от эволюции Земли.

Два основных инструмента «InSight» это SEIS (сейсмометр, основной инструмент миссии) и RISE (эксперимент, использующий систему связи зонда для лучшего понимания вращения планеты и так называемых «качелей», которые устраивает Марсу притяжение Солнца, или по-научному, прецизионное изменение колебаний планеты).

Эти приборы очень чувствительны и позволили получить учёным «рентгеновский снимок» Красной планеты и изучить геологические процессы, которые происходят в её недрах, такие как землетрясения (это правильное слово!) и возможную вулканическую активность, а также перераспределение массы между поверхностью планеты и атмосферой за счёт сезонного переноса углекислого газа.


Для исследователей было очень важно иметь эти два инструмента на планете одновременно. Поскольку было очень важно установить, являются ли две модели строения Марса, создаваемые на основе данных, полученных от разных источников, схожими и сопоставимыми.

Такой подход прекрасно сработал. И сейчас мы постараемся разобраться, что означают результаты исследований, и какие из этого можно сделать выводы.

Начнём с данных инструмента SEIS. Как мы уже говорили, SEIS — очень чувствительный сейсмометр. Он способен обнаруживать сейсмические волны, вызванные, среди прочего, землетрясениями или падениями метеоритов. Сейсмические волны начинаются с места, где произошло землетрясение (эту точку называют гипоцентром). Они проходят через недра планеты, и материалы, которые они преодолевают, меняют скорость и направление этих волн в зависимости от своих свойств.

Для того, чтобы инструмент мог получить данные о самом внутреннем слое Марса, то есть ядре ​​планеты, нужны были «особые» землетрясения. Система SEIS должна была фиксировать те из них, которые происходили достаточно далеко, чтобы достигающие прибор сейсмические волны гарантированно проходили через ядро Марса. ​Или отражались от него на границе между мантией и ядром.

Уровень геологической активности на Марсе невысок, поэтому сбор подобных данных дело непростое. К тому же интересующие исследователей землетрясения достаточной магнитуды должны были происходить, как уже отмечалось выше, на большом расстоянии.

Есть данные!

И «InSight» поначалу ничего не мог обнаружить. Однако между 976 и 1000 солами (марсианскими сутками, отсчёт идёт с момента прибытия миссии на Марс) всё изменилось. Речь идёт о сейсмических событиях 2021 года. Зонду удалось зафиксировать сейсмические волны и землетрясение после столкновение астероида с поверхностью Марса. И эти волны прошли через ядро ​​Красной планеты!

Чтобы получить представление о расстояниях, оцените такой факт: эпицентр землетрясения находился на расстоянии от 7424 до 8468, а место удара – на расстоянии около 7300 километров!

Разница в точности определения местоположения между землетрясением и ударом вызвана тем, что марсианский разведывательный орбитальный аппарат вёл непосредственное наблюдение за местом удара и, следовательно, ему удалось установить очень точные координаты события. А для того, чтобы расчёт эпицентра землетрясения был точен, нужно иметь «правильную» модель недр Красной планеты, которая позволит правильно смоделировать поведение сейсмических волн.


В случае с Марсом такой модели у науки пока нет.

В 2021 году исследователи опубликовали первые оценки размера ядра Марса на основе волн, отражённых от границы между мантией и ядром. Они получили значение около 1830 ± 40 километров.

Хорошо, размер ядра понятен. Но из чего оно состоит? И каково его состояние? Что с ним происходит?

Полученные данные позволили сделать предположения и по этому поводу.

Из чего состоит ядро Марса?

В одном из исследований заявляется, что вероятнее всего ядро ​​Марса состоит на 80% из железа, а на 20% из лёгких элементов, таких как сера, кислород, водород и углерод. Эта разница интересна. У Земли, например, лёгкие элементы составляют около 10% её внешнего ядра.

Вторая поразительная деталь, отмечаемая в работе, заключается в том, что у Марса до сих пор не обнаружено твёрдого внутреннего ядра, подобного ядру нашей планеты. И если оно и существует, то должно иметь радиус менее 750 километров.

Скорее всего, потребуются новые миссии, чтобы закрыть вопрос о наличии у Марса твёрдого внутреннего ядра. И это очень важно. Поскольку если его нет, то и говорить о каком-то магнитном поле просто бессмысленно. Ведь на Земле, если говорить очень упрощённо, оно возникает в результате взаимодействия между жидким внешним ядром и твёрдым внутренним.


Как уже говорилось в начале статьи, у зонда «InSight» был еще один инструмент, способный косвенно получить информацию о недрах планеты Марс: RISE.

Фактически, этот прибор мог измерять эффект Доплера, вызванный небольшими изменениями, происходящими во вращении Марса и ориентации его оси.

Данные, полученные от этого инструмента, позволили сделать вывод, что ядро ​​Марса имеет радиус около 1835±55 километров.

Это значение находится в диапазоне, полученном в ходе предыдущих исследований. Оно показывает, что расчёты двух работ согласуются. Однако между ними была и разница: если в первой модели наличие твёрдого ядра допускается, то во второй модели места для твёрдого ядра не нашлось. Всё ядро Марса по ней находится в жидком состоянии, что очень печально для будущих колонистов Марса, которым будет очень мешать жёсткая радиация.

Однако технологии не стоят на месте. И мы обязательно что-нибудь придумаем...Источник: "Живой космос"