InSight відкрив тверде внутрішнє ядро Марса

Дослідження сейсмічних хвиль, отриманих апаратом NASA InSight, вперше підтвердило наявність твердого внутрішнього ядра у Марса.

Протягом чотирьох років InSight реєстрував сейсмічні хвилі, що виникали внаслідок землетрусів та метеоритних ударів. Завдяки цим даним науковці змогли скласти своєрідний “акустичний портрет” марсіанських надр. Попри очікування, виявилось, що замість повністю розплавленого ядра у центрі планети існує тверда частина. “Наявність твердого внутрішнього ядра для Марса було чимось незвичайним”, – зазначила команда під керівництвом сейсмолога Хуейсін Бі.

Попередні моделі припускали, що марсіанське ядро має високу концентрацію легких елементів – сірки, кисню, вуглецю. Це мало б знижувати температуру плавлення (солідус) і робити тверде ядро малоймовірним. Однак сейсмічні хвилі PKiKP, PKKP, PKIIKP та навіть нова фаза PKPPKP не залишили сумнівів у наявності твердої серцевини. “Ці численні фази мають вирішальне значення, оскільки вони перехресно підтверджують одна одну”, – пояснили автори статті, опублікованої в Nature.

Науковці виявили, що внутрішнє ядро має діаметр близько 600 км і складається з щільної речовини, імовірно багатої на залізо. Це суперечить усталеним уявленням, згідно з якими висока температура повинна перешкоджати кристалізації. Тепер потрібно створити моделі, які б пояснили, як за наявних температур і складу могло утворитися тверде ядро. Це завдання має ключове значення для розуміння теплової та хімічної еволюції планет.

Сейсмічні дослідження дозволили отримати першу повноцінну модель внутрішньої структури Червоної планети. Було підтверджено наявність кори, мантії і ядра – подібно до структури Землі. Але на відміну від Землі, Марс більше не має активного глобального магнітного поля. “Розмір і властивості внутрішнього ядра Марса слугують важливим орієнтиром для розуміння теплової та хімічної еволюції планети”, – наголосили дослідники.

Цікаво, що залишки магнітного поля на Марсі все ще зберігаються у корі, свідчачи про колишню динамо-активність ядра. На Землі внутрішнє ядро кристалізується, спричиняючи конвекційні процеси в рідкому зовнішньому ядрі, які й живлять магнітне поле. “На Марсі, схоже, все працює інакше”, – зазначили дослідники. Розуміння цих відмінностей дозволить краще зрозуміти, чому одна планета залишилася магнітно активною, а інша – ні.

InSight був лише одним приладом на поверхні Марса, тому дослідники застосували техніки, що зазвичай використовуються для мережі сейсмостанцій. Вони проаналізували 23 ударні події з високим співвідношенням сигнал/шум. Це дозволило точно визначити характер хвиль і підтвердити існування внутрішнього ядра.

Результати відкривають нові горизонти для порівняльної планетології. Вивчення внутрішніх структур планет – ключ до розуміння їхнього минулого і потенційної життєпридатності. Марс, як і Земля, є кам’янистою планетою, але має іншу еволюцію. Це робить його ідеальним об’єктом для дослідження планетарної диференціації та історії магнітного поля.