Північна і південна півкулі Марса сильно відрізняються своїм рельєфом. Перша — переважно низинна, а друга — гориста. Як з’ясували дослідники, причиною цього є магматична активність всередині планети.

Марсіанська дихотомія
Марс має північну і південну півкулі, як і Земля, але їхні визначальні характеристики помітно відрізняються. Це явище відоме як марсіанська дихотомія. Південне нагір’я старіше, вище і більше посічене кратерами, ніж Північне нагір’я. Піднесений рельєф діє як природний бар’єр для повітряних потоків, що призводить до різноманітних вітрових режимів і сприяє локальним погодним явищам.
Пояснення походження цієї дихотомії насамперед пов’язані з гігантськими імпакторами (~2000 км у діаметрі) з космосу та масштабними конвективними рухами мантії, спричиненими різницею в її температурі та густині.
Дослідження, опубліковане в журналі Geophysical Research Letters, спробувало ще більше розгадати цю історію походження шляхом вивчення марcотрусів. Як і на Землі, ця сейсмічна активність може бути використана для вивчення рушійних механізмів під поверхнею Марса.
Загадкові надра Марса
«Землю і Марс часто вважають планетами-сестрами, вони утворилися в один і той же період (4,5 млрд років тому), обидві розташовані в межах придатної для життя зони нашої Сонячної системи. Чому Земля наповнена життям, а Марс — ні?» — запитує професор Сунь з Інституту геології та геофізики Китайської академії наук.
«Ми вважаємо, що контраст між двома планетами зумовлений відмінностями у їхніх внутрішніх структурах та процесах. Враховуючи, що дихотомія є однією з найяскравіших особливостей рельєфу поверхні та внутрішніх структур на Марсі, ми сподіваємося знайти відповідь на це питання, дослідивши причини дихотомії, та спробувати розгадати загадку, яка інтригувала науковців протягом 50 років».
«Хоча картина глибоких надр Землі стає все менш розмитою, ми все ще не розуміємо внутрішньої будови інших планет, — пояснює значення проєкту професор Ткалчич з Австралійського національного університету. — У цьому дослідженні ми вивчали надра Марса за допомогою хвиль від марсових поштовхів, зареєстрованих сейсмометром InSight, так само, як ми це робимо на Землі за допомогою землетрусів. Розуміння Сонячної системи залежить від наших знань про Землю, і навпаки: розуміння нашого планетарного сусіда дозволить нам дослідити минуле, сьогодення та майбутнє планети».
Дослідження сейсмографічних даних
Професори Сун і Ткалчич використовували дані низькочастотних марсових землетрусів, записані під час місії NASA InSight, яка відбувалася між 2018 і 2022 роками й мала на меті вивчити кору, мантію та ядро Марса.
Отримання необхідних даних виявилося дещо складним завданням, враховуючи, що на Марсі є єдиний сейсмометр, який реєстрував землетруси та поштовхи протягом обмеженого періоду часу, в той час як на Землі ми маємо тисячі сейсмометрів, які безперервно реєструють рух ґрунту.
Марс демонструє значно меншу тектонічну активність у порівнянні з Землею, що призводить до меншої кількості й зазвичай меншої магнітуди марсотрусів. Крім того, поверхневе розташування сейсмометра наражає його на вплив денних вітрів, які, попри захисне екранування, сприяють значно нижчому співвідношенню сигнал / шум.
Покращивши співвідношення сигнал / шум за допомогою найсучасніших методів, дослідники виявили новий кластер із шести землетрусів у регіоні Терра Кіммерія на Південному нагір’ї та порівняли їх із 16 раніше відомими землетрусами з ямок Цербера на Північному нагір’ї, виходячи з того, як сейсмічні хвилі рухаються від цих землетрусів до сейсмометра InSight.
Згодом науковці визначили фактор якості для кожного набору, який є фізичною мірою того, наскільки сейсмічна хвиля слабшає під час проходження через надра та поверхню Марса. Оскільки Terra Cimmeria має нижчий фактор якості (що означає більше ослаблення сейсмічних хвиль), ніж Cerberus Fossae, дослідники визначили закономірність ослаблення сейсмічних хвиль з півдня на північ.
Тому вони роблять висновок, що південна мантія має вищі температури й меншу в’язкість. Це також підтверджується тим, що товща кора південної півкулі сповільнює втрату тепла з надр, роблячи її більш текучою і, як наслідок, відчуваючи більш сильну конвекцію.
Загалом професори Сун і Ткалчич визначають, що конвекція мантії є основною причиною незвичайної дихотомії Марса, а не гігантські зіткнення, як припускає альтернативна гіпотеза.
Науковий підхід для вивчення марсіанських надр
Але їхні дослідження продовжуються, оскільки професор Сун пояснює наступний двосторонній підхід до розуміння суттєвих відмінностей між сучасним Марсом і Землею.
По-перше, продовжуючи наше дослідження внутрішньої структури Марса в порівнянні з Землею, кора в місці посадки InSight, за оцінками, має товщину приблизно 50 км, що значно більше, ніж середня континентальна кора Землі (приблизно 35 км) та океанічна кора (приблизно 10 км або менше). Тому ми будемо досліджувати, чому Марс, попри те, що він майже вдвічі менший за Землю, має таку товсту кору.
По-друге, ми будемо шукати рідку воду на Марсі. Загальновідомо, що вода необхідна для підтримки життя. Докази свідчать про те, що Марс колись мав величезні океани, але значна частина рідкої води могла випаруватися в космос або бути секвестрованою в земній корі. Щоб дослідити це, ми прагнемо застосувати сейсмологічні методи, щоб визначити, чи зберігається рідка вода в марсіанській корі. Вивчення цих двох особливостей може допомогти нам зрозуміти розбіжності в еволюційних шляхах Марса і Землі, а також дати підказки про потенційне майбутнє й остаточну долю нашої планети.
За матеріалами phys.org