Отличие полушарий Марса связано с внутренними причинами

Северное и южное полушария Марса сильно отличаются своим рельефом. Первое — преимущественно низменное, а второе — гористое. Как выяснили исследователи, причиной этого является магматическая активность внутри планеты.

Марсианская геология
Марсианская геология. Источник: phys.org

Марсианская дихотомия

Марс имеет северное и южное полушария, как и Земля, но их определяющие характеристики заметно отличаются. Это явление известно как марсианская дихотомия. Южное нагорье более старое, выше и больше иссечено кратерами, чем Северное нагорье. Возвышенный рельеф действует как естественный барьер для воздушных потоков, что приводит к разнообразным ветровым режимам и способствует локальным погодным явлениям.

Объяснение происхождения этой дихотомии в первую очередь связаны с гигантскими импакторами (~2000 км в диаметре) из космоса и масштабными конвективными движениями мантии, вызванными разницей в ее температуре и плотности.

Исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, попыталось еще больше разгадать эту историю происхождения путем изучения марсотрясений. Как и на Земле, эта сейсмическая активность может быть использована для изучения движущих механизмов под поверхностью Марса.

Загадочные недра Марса

«Землю и Марс часто считают планетами-сестрами, они образовались в один и тот же период (4,5 млрд лет назад), обе расположены в пределах пригодной для жизни зоны нашей Солнечной системы. Почему Земля наполнена жизнью, а Марс — нет?» — спрашивает профессор Сунь из Института геологии и геофизики Китайской академии наук.

«Мы считаем, что контраст между двумя планетами обусловлен различиями в их внутренних структурах и процессах. Учитывая, что дихотомия является одной из самых ярких особенностей рельефа поверхности и внутренних структур на Марсе, мы надеемся найти ответ на этот вопрос, исследовав причины дихотомии, и попытаться разгадать загадку, которая интриговала ученых в течение 50 лет».

«Хотя картина глубоких недр Земли становится все менее размытой, мы все еще не понимаем внутреннего строения других планет, — объясняет значение проекта профессор Ткалчич из Австралийского национального университета. — В этом исследовании мы изучали недра Марса с помощью волн от марсовых толчков, зарегистрированных сейсмометром InSight, так же, как мы это делаем на Земле с помощью землетрясений. Понимание Солнечной системы зависит от наших знаний о Земле, и наоборот: понимание нашего планетарного соседа позволит нам исследовать прошлое, настоящее и будущее планеты».

Исследование сейсмографических данных

Профессора Сун и Ткалчич использовали данные низкочастотных марсовых землетрясений, записанные во время миссии NASA InSight, которая проходила между 2018 и 2022 годами и имела целью изучить кору, мантию и ядро Марса.

Получение необходимых данных оказалось несколько сложной задачей, учитывая, что на Марсе есть единственный сейсмометр, который регистрировал землетрясения и толчки в течение ограниченного периода времени, в то время как на Земле мы имеем тысячи сейсмометров, непрерывно регистрирующих движение почвы.

Марс демонстрирует значительно меньшую тектоническую активность по сравнению с Землей, что приводит к меньшему количеству и, как правило, меньшей магнитуде марсианских землетрясений. Кроме того, поверхностное расположение сейсмометра подвергает его воздействию дневных ветров, которые, несмотря на защитное экранирование, способствуют значительно более низкому соотношению сигнал / шум.

Улучшив соотношение сигнал / шум с помощью самых современных методов, исследователи обнаружили новый кластер из шести землетрясений в регионе Терра Киммерия на Южном нагорье и сравнили их с 16 ранее известными землетрясениями из ямок Цербера на Северном нагорье, исходя из того, как сейсмические волны движутся от этих землетрясений к сейсмометру InSight.

Впоследствии ученые определили фактор качества для каждого набора, который является физической мерой того, насколько сейсмическая волна ослабевает во время прохождения через недра и поверхность Марса. Поскольку Terra Cimmeria имеет более низкий фактор качества (что означает большее ослабление сейсмических волн), чем Cerberus Fossae, исследователи определили закономерность ослабления сейсмических волн с юга на север.

Поэтому они делают вывод, что южная мантия имеет более высокие температуры и меньшую вязкость. Это также подтверждается тем, что толща коры южного полушария замедляет потерю тепла из недр, делая ее более текучей и, как следствие, испытывая более сильную конвекцию.

В общем профессора Сун и Ткалчич определяют, что конвекция мантии является основной причиной необычной дихотомии Марса, а не гигантские столкновения, как предполагает альтернативная гипотеза.

Научный подход к изучению марсианских недр

Но их исследования продолжаются, поскольку профессор Сун объясняет следующий двусторонний подход к пониманию существенных различий между современным Марсом и Землей.

Во-первых, продолжая наше исследование внутренней структуры Марса по сравнению с Землей, кора в месте посадки InSight, по оценкам, имеет толщину примерно 50 км, что значительно больше, чем средняя континентальная кора Земли (примерно 35 км) и океаническая кора (примерно 10 км или меньше). Поэтому мы будем исследовать, почему Марс, несмотря на то, что он почти вдвое меньше Земли, имеет такую толстую кору.

Во-вторых, мы будем искать жидкую воду на Марсе. Общеизвестно, что вода необходима для поддержания жизни. Доказательства свидетельствуют о том, что Марс когда-то имел огромные океаны, но значительная часть жидкой воды могла испариться в космос или быть секвестрированной в земной коре. Чтобы исследовать это, мы стремимся применить сейсмологические методы, чтобы определить, сохраняется ли жидкая вода в марсианской коре. Изучение этих двух особенностей может помочь нам понять различия в эволюционных путях Марса и Земли, а также дать подсказки о потенциальном будущем и окончательной судьбе нашей планеты.

По материалам phys.org

Мощная солнечная буря образовала новые радиационные пояса Земли
Слияние нейтронных звезд порождает чистые тона гравитационного камертона
Астрофотограф запечатлел эпичный транзит МКС над южным полюсом Луны
Астронавты впервые на Twitch: NASA приглашает на уникальное событие с МКС
Как два Млечных Пути: астрономы обнаружили гигантский джет в ранней Вселенной
Квантовый прогноз: смерть Вселенной наступит при переходе к истинному вакууму
Как заставить инопланетных микробов двигаться
Самая массивная структура во Вселенной оказалась похожей на артефакт инков
Иногда обломки космических ракет могут поражать пассажирские самолеты
Астрономы получили изображение «космической паутины» в высоком разрешении