InSight предполагает, что у Марса жидкие кишки и странные внутренности

Марс снаружи кажется застывшим пространством красной пыли, зияющими кратерами и каменистой местностью, но что скрывается под его обдуваемой ветром поверхностью? НАСА Посадочный модуль InSight мог бы обнаружить это до того, как Песчаная буря.

Долго обсуждалось, является ли ядро ​​Марса твердым или жидким. Пока нет возможности наблюдать марсианина основной напрямую, InSight пытался. Его сейсмометр SEIS был первым инструментом, обнаружившим возможные доказательства существования жидкого ядра. Тем временем его прибор RISE (эксперимент по вращению и внутренней структуре) измерял незначительные изменения во вращении планеты по мере ее вращения, «колебания» ее оси, вызванные толчком и притяжением гравитации Солнца.

«Наш анализ данных радиослежения InSight свидетельствует против существования твердого внутреннего ядра и раскрывает форму ядра, указывая на то, что глубоко внутри мантии существуют аномалии внутренней массы», — пишут исследователи прибора в отчете. изучать недавно опубликовано в Nature.

Медленно подниматься

RISE работает, передавая радиосигналы на Землю. Отслеживая изменения в этих сигналах, исследователи могут обнаруживать очень небольшие изменения в его расположении относительно наших приемников. Эти изменения вызваны колебаниями вращения Марса, называемыми нутации. Расстояние и направление, в котором ось сместилась из-за этих нутаций, можно использовать для получения информации о внутреннем составе Марса.

Красная планета была ранее подозреваемый иметь жидкое ядро ​​на основе измерений сейсмических волн. Но обнаружение этих изменений на основе радиосигналов оказалось сложной задачей. Потребовалось некоторое время, чтобы из шума движения планеты появились сигналы. Марс также кишит пыльными бурями, а бури, которые произошли до и после приземления InSight, на некоторое время изменили скорость вращения планеты. Его ось вращения также претерпевает небольшие изменения из-за гравитационных сил, создаваемых его спутниками. Фобос и Деймос.

Чтобы эксперимент RISE работал, исследователям нужно было точно знать, где InSight приземлился на Марсе. Посадочные модули запланировали места посадки, но они не точны — даже ученые, следующие за ними, не могут точно сказать, где они находятся, пока не интерпретируют первые данные, которые посадочный модуль передает на Землю.

Первые данные RISE были обработаны ученым-радиотехником Себастьяном Ле Местром из Королевской обсерватории Бельгии, и оценка положения была загружена на орбитальный аппарат Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), который сделал снимок местоположения. Изображение показало, что InSight был обнаружен с удивительной точностью.

У вас есть нутации в вашем вращении

После того, как RISE узнал, где именно на Марсе находится его посадочный модуль, как обнаруженные им нутации намекают на жидкое ядро? Нутации могут быть проградными (ось движется против часовой стрелки относительно своего окружения) или ретроградными (противоположными этому). Ле Местр и его команда уже знали, что если у Марса действительно есть жидкое ядро ​​под твердой мантией, это должно означать, что ось колеблется ретроградно, а также смещается немного больше, чем если бы ядро ​​было твердым. Когда они проверили это на данных InSight, все совпало.

«Анализ нутации, основанный на радиометрических измерениях, является единственным методом, который может дать прямые оценки [the] свойства марсианского ядра», — заявили исследователи в изучать.

Дальнейший анализ показал, что марсианское ядро, скорее всего, состоит из сплава жидкого железа и серы и что в нем постоянно происходит конвекция, когда более горячая жидкость поднимается, а более холодная опускается. В отличие от ядро Земли, он также считается полностью жидким. Внешнее ядро ​​Земли представляет собой сплав жидкого железа и никеля, а внутреннее ядро ​​твердое и в основном состоит из железа.

Ученые говорят, что нижняя мантия Марса также может быть расплавленной, что повлияет на размер и форму ядра. Расплавленная мантия может привести к аномалиям подповерхностной массы, областям, в которых материал более или менее плотный, чем окружающий материал. Оказалось, что одна из этих аномалий, по-видимому, расположена гораздо глубже под поверхностью, чем другая. Аномалии могут частично объяснить небольшое сплющивание поверхности и ядра Марса при его вращении вокруг своей оси.

В будущем Ле Местр надеется проанализировать больше данных RISE в том же наборе данных, который выдал аномалии и жидкое ядро. InSight по-прежнему собирает огромные объемы данных, которые только и ждут, чтобы рассказать нам больше о Марсе. «RISE — это не только глубоко внутри, но также и атмосфера и вращение», — сказал он в пресс-релиз. “[It can] предоставить модель ориентации и вращения, которая может служить ориентиром для научного сообщества».

Природа, 2023. DOI: 10.1038/с41586-023-06150-0

Элизабет Рейн — существо, которое пишет. Ее работы появились на SYFY WIRE, Space.com, >, Grunge, Den of Geek и Forbidden Futures. Когда она не пишет, она либо меняет форму, либо рисует, либо косплеит персонажа, о котором никто никогда не слышал. Подпишитесь на нее в Твиттере @quothravenrayne.