Ученые используют глубокое планетарное сканирование, чтобы подтвердить марсианское ядро
Сейсмологи из Австралийского национального университета (ANU) разработали новый метод сканирования недр планет в нашей Солнечной системе, чтобы подтвердить, есть ли у них ядро, лежащее в основе их существования. Метод сканирования, который работает аналогично ультразвуковому сканированию с использованием звуковых волн для создания изображений тела пациента, требует для работы только один сейсмометр на поверхности планеты. Его также можно использовать для подтверждения размера ядра планеты. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
Иллюстрация марсианского интерьера. Авторы и права: д-р Шэн Ван и профессор Хрвое Ткалчич/АНУ.
Используя модель ANU для сканирования всей внутренней части Марса, исследователи подтвердили, что в центре Красной планеты находится большое ядро — теория, впервые подтвержденная группой ученых в 2021 году.
Соавтор исследования, профессор Хрвое Ткалчич из ANU, сказал, что на основе данных, собранных с использованием метода ANU, исследователи определили, что марсианское ядро, которое меньше земного, имеет диаметр около 3620 километров.
«Наше исследование представляет собой инновационный метод с использованием одного инструмента для сканирования внутренней части любой планеты способом, который никогда раньше не применялся», — сказал он.
Подтверждение существования планетарного ядра, которое исследователи называют «машинным отделением» всех планет, может помочь ученым узнать больше о прошлом и эволюции планеты. Это также может помочь ученым определить, в какой момент истории планеты сформировалось и прекратило существование магнитное поле.
Ядро играет активную роль в поддержании магнитного поля планеты. В случае с Марсом это может помочь объяснить, почему, в отличие от Земли, на Красной планете больше нет магнитного поля, которое имеет решающее значение для поддержания всех форм жизни.
«Моделирование предполагает, что марсианское ядро является жидким и, хотя оно состоит в основном из железа и никеля, оно также может содержать следы более легких элементов, таких как водород и сера. Эти элементы могут изменить способность ядра переносить тепло», — сказал автор доктор Шэн Ван, который также из ANU.
«Магнитное поле важно, потому что оно защищает нас от космического излучения, поэтому жизнь на Земле возможна».
Используя единственный сейсмометр на поверхности Марса, команда ANU измерила определенные типы сейсмических волн. Сейсмические волны, вызванные марсианскими землетрясениями, испускают спектр сигналов, или «эхо», которые меняются со временем, поскольку они отражаются в недрах Марса.
Эти сейсмические волны проникают сквозь марсианское ядро и отражаются от него.
Профессор Ткалчич сказал, что исследователей интересуют «поздние» и «более слабые» сигналы, которые могут сохраняться через несколько часов после того, как они были испущены в результате землетрясений, ударов метеоритов и других источников.
«Хотя эти поздние сигналы кажутся шумными и бесполезными, сходство между этими слабыми сигналами, зарегистрированными в разных местах на Марсе, проявляется в виде нового сигнала, который указывает на присутствие большого ядра в сердце Красной планеты», — сказал профессор Ткалчич.
«Мы можем определить, как далеко эти сейсмические волны достигают марсианского ядра, а также скорость, с которой они проходят через внутреннюю часть Марса. Эти данные помогают нам делать оценки размера ядра Марса».
Исследователи говорят, что их метод использования одного сейсмометра для подтверждения наличия планетарного ядра также является «рентабельным решением». «На Марсе есть единственная сейсмическая станция. В 1970-х годах на Луне их было четыре. Ситуация с ограниченным количеством инструментов вряд ли изменится в ближайшие десятилетия или даже в этом столетии из-за высокой стоимости», — говорит доктор. — сказал Ван.
«Нам нужен подход прямо сейчас, чтобы использовать только один сейсмометр для изучения недр планет».
Исследователи надеются, что этот новый метод, разработанный ANU с использованием одного сейсмометра, может быть использован, чтобы помочь ученым узнать больше о других наших планетарных соседях, включая Луну.
«США и Китай планируют отправить сейсмометры на Луну, а Австралия также намерена участвовать в будущих миссиях, поэтому есть потенциал для дальнейших исследований с использованием новых и более сложных инструментов», — сказал профессор Ткалчич.
Д-р Ван сказал: «Несмотря на то, что есть много исследований ядер планет, изображения внутренних частей планет, которые у нас есть, все еще очень размыты. Но с помощью новых инструментов и методов, подобных нашим, мы сможем получать более четкие изображения, которые помогут нам ответить на вопросы, например, насколько велики ядра и принимают ли они твердую или жидкую форму.
«Наш метод можно использовать даже для анализа твердых спутников Юпитера и внешних планет Солнечной системы».
Для проведения своего исследования ученые ANU использовали данные, собранные сейсмометром, прикрепленным к посадочному модулю НАСА InSight, который собирал информацию о марсотрясениях, марсианской погоде и недрах планеты с момента приземления на Марс в 2018 году.
