Коли апарат NASA InSight здійснив посадку на Марсі та почав досліджувати його глибини, то на борту був спеціальний підземний зонд, який виявив, що поверхня планети являє собою тверду, але міцну кірку. Зараз стало зрозуміло, чому це так.
Дослідження місії InSight
26 листопада 2018 року на Марсі приземлилася місія NASA «Дослідження внутрішніх надр за допомогою сейсмічних досліджень, геодезії та теплопередачі» (InSight). Це стало важливою віхою у дослідженні Марса, оскільки вперше на поверхню була виведена дослідницька станція для вивчення надр планети.
Одним із найважливіших інструментів, які InSight використовував для цього, був пакет теплових потоків і фізичних властивостей, розроблений Німецьким аерокосмічним центром DLR. Цей прилад, також відомий як «Марсіанський кріт», протягом чотирьох років вимірював теплові потоки з глибин планети.
Прилад був спроєктований так, щоб заглиблюватися на п’ять метрів (~16,5 футів) під поверхню, щоб відчувати тепло у глибині Марса. На жаль, «кріт» не зміг заритися і врешті-решт опинився під поверхнею, що стало несподіванкою для науковців. Проте він зібрав значну кількість даних про добові та сезонні коливання.
Аналіз цих даних командою з DLR дав нове розуміння того, чому марсіанський ґрунт має таку кірку. Згідно з їхніми висновками, температура у верхніх 40 см марсіанської поверхні призводить до утворення сольових плівок, які роблять ґрунт твердішим.
Результати досліджень марсіанських надр
Аналіз, опублікований у журналі Geophysical Research Letters, був проведений командою Центру підтримки користувачів мікрогравітації (MUSC) Інституту космічних операцій і підготовки астронавтів DLR у Кельні, який відповідає за нагляд за експериментом HP3.
Дані про тепло, отримані з надр, можуть стати невіддільною частиною розуміння геологічної еволюції Марса і перевірки теорій про його ядро. Наразі вчені підозрюють, що геологічна активність на Марсі значною мірою припинилася наприкінці гесперійського періоду (близько 3 млрд років тому), хоча є докази того, що лава тече там і сьогодні.
Ймовірно, це сталося через те, що внутрішні частини Марса охолоджувалися швидше через його меншу масу і нижчий тиск. Науковці припускають, що це призвело до того, що зовнішнє ядро Марса затверділо, а його внутрішнє ядро стало рідким. Хоча це питання залишається відкритим.
Порівнюючи підповерхневі температури, отримані InSight, із поверхневими, команда DLR змогла виміряти швидкість перенесення тепла в корі (теплову дифузію) і теплопровідність. На основі цього можна було б уперше оцінити щільність марсіанського ґрунту.
Команда визначила, що щільність верхніх 30 см (~12 дюймів) ґрунту порівнянна з базальтовим піском — це те, чого не можна було очікувати, виходячи з даних орбітального супутника. Цей матеріал поширений на Землі й утворився внаслідок вивітрювання вулканічної породи, багатої на залізо і магній.
Під цим шаром щільність ґрунту порівнянна з щільністю ущільненого піску та грубих базальтових уламків.
Температура марсіанського ґрунту та перенесення тепла
Оскільки кірка марсіанського ґрунту (так званий «дюрікруст») простягається на глибину 20 см, «кроту» вдалося проникнути трохи більше ніж на 40 см — набагато менше, ніж 5 м від своєї мети. Проте дані, отримані на цій глибині, дали цінну інформацію про перенесення тепла на Марсі.
Відповідно, команда виявила, що температура ґрунту коливається лише від 5°C до 7°C впродовж марсіанського дня, що становить крихітну частину коливань, які спостерігаються на поверхні, — від 110°C до 130°C.
Вони відзначили сезонні коливання температури на 13°C, залишаючись при цьому нижче точки замерзання води на Марсі у приповерхневих шарах. Це свідчить про те, що марсіанський ґрунт є чудовим ізолятором, значно зменшуючи великі перепади температур на невеликих глибинах.
Це впливає на різні фізичні властивості марсіанського ґрунту, включаючи еластичність, теплопровідність, теплоємність, рух матеріалу в ньому та швидкість, з якою сейсмічні хвилі можуть проходити крізь нього.
Коливання температури та утворення кірки у марсіанському ґрунті
Температура також має сильний вплив на хімічні реакції, що відбуваються у ґрунті, на обмін з молекулами газу в атмосфері, а отже, і на потенційні біологічні процеси, що стосуються можливого мікробного життя на Марсі. Ці знання про властивості і міцність марсіанського ґрунту також становлять особливий інтерес для майбутніх досліджень Червоної планети людиною.
Але особливо цікавим було те, як коливання температури уможливлюють утворення солоних розсолів протягом 10 годин на добу (коли в атмосфері достатньо вологи) взимку і навесні. Тому застигання цього розсолу є найімовірнішим поясненням шару дюрікрусту під поверхнею. Ця інформація може виявитися дуже корисною для майбутніх місій, які досліджуватимуть Марс і намагатимуться проникнути під поверхню, щоб дізнатися більше про його історію.
За матеріалами phys.org
