Обнаружены сейсмические волны от удара метеоритов на Марсе
Посадочный модуль НАСА InSight Mars обнаружил сейсмические волны от четырех космических камней, упавших на Марс в 2020 и 2021 годах. Это не только первые столкновения, обнаруженные сейсмометром космического корабля с тех пор, как InSight приземлился на Марсе в 2018 году, но и первый случай, когда на красной планете были обнаружены сейсмические и акустические волны от удара — разработка, которая дает ученым новую информацию, способ изучения коры, мантии и ядра Марса. В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Geoscience, соавтором которого является доцент кафедры наук о Земле, окружающей среде и планетах Университета Брауна Ингрид Даубар, подробно описаны удары, которые колебались в пределах от 53 до 180 миль от местоположения InSight, региона Марс называется Elysium Planitia.
«Это было очень захватывающе», — вспоминал Даубар об ударах. «Мои любимые изображения — это сами кратеры. После трех лет ожидания удара эти кратеры выглядели прекрасно». Из четырех подтвержденных метеороидов (этот термин используется для обозначения космических камней до того, как они упадут на землю), первый из найденных командой совершил самый впечатляющий вход: он вошел в атмосферу Марса 5 сентября 2021 года, взорвавшись как минимум на три осколка. каждый оставил после себя кратеры.
Когда орбитальный аппарат НАСА Mars Reconnaissance Orbiter пролетел над предполагаемым местом падения, чтобы подтвердить местоположение, он использовал свою черно-белую контекстную камеру, чтобы выявить три затемненных пятна на поверхности. Обнаружив эти пятна, команда орбитального аппарата использовала камеру научного эксперимента с визуализацией высокого разрешения, чтобы получить крупный план кратеров в цвете. Также имеется аудиозапись ударов. После изучения более ранних данных было подтверждено, что три других удара произошли 27 мая 2020 года; 18 февраля 2021 г .; и 31 августа 2021 г.
«Наличие действительно точного местоположения источника ударов позволяет откалибровать все остальные данные для миссии», — сказал Даубар. «Это подтверждает сделанные нами оценки и позволит нам сделать это более точно… Это также многое говорит нам о самом процессе удара и результатах сейсмических исследований. Мы никогда раньше такого не видели». Исследователи ломали голову над тем, почему они не обнаружили новых столкновений метеороидов с Марсом. Красная планета находится рядом с главным поясом астероидов Солнечной системы, который обеспечивает достаточное количество космических камней, чтобы оставить шрамы на поверхности планеты. Поскольку атмосфера Марса всего на 1% толще земной, через нее проходит больше метеороидов, не распадаясь.
Более того, сейсмометр InSight зафиксировал более 1300 «марсотрясений». Этот прибор, предоставленный французским космическим агентством Centre National d’Etudes Spatiales, настолько чувствителен, что может обнаруживать сейсмические волны на расстоянии в тысячи миль. Но событие 5 сентября 2021 года знаменует собой первый случай обнаружения удара. Команда InSight подозревает, что другие воздействия могли быть скрыты шумом ветра или сезонными изменениями в атмосфере. Теперь, когда были обнаружены отличительные сейсмические признаки столкновения с Марсом, ученые ожидают найти больше скрытых данных в данных, собранных InSight почти за четыре года.
Для Даубар, которая в дополнение к своей роли в Брауне является научным сотрудником Лаборатории реактивного движения НАСА, возглавляющей рабочую группу по исследованию ударных кратеров в рамках миссии InSight, она видит потенциал данных для дальнейшего изучения других планет, включая Землю. «В более широком смысле причина, по которой мы изучаем другие планеты, заключается в том, чтобы лучше понять нашу собственную планету», — сказала она. Даубар уже три года работает доцентом планетарных наук в Брауновском университете, но ее космическое любопытство развилось гораздо раньше. «Мне повезло, что в моей государственной средней школе в Ист-Лайме, штат Коннектикут, был планетарий», — сказал Добар. «Это пробудило во мне интерес к астрономии и космосу».
В колледже она специализировалась на астрономии в Корнельском университете. Она продолжала получать докторскую степень. получил степень доктора планетологии в Аризонском университете и стал научным сотрудником Лаборатории реактивного движения. «Я люблю кратеры, — сказал Даубар. «Я думаю, что это один из самых захватывающих планетарных процессов, которые мы можем изучать». По ее словам, Даубар входит в число нескольких сотен ученых и инженеров по всему миру, участвующих в миссии InSight. «Я визуальный человек и много работала с камерами, — сказала она, — поэтому для меня очень интересно иметь визуальные свидетельства этого физического явления. У нас действительно есть изображения «до и после». Мне приятно, что поверхность этого растения меняется прямо сейчас. Это не какой-то древний геологический процесс».
Данные о падениях метеороидов предлагают различные подсказки, которые помогут исследователям лучше понять Марс. «У нас есть тонны данных, что очень интересно для ученых», — сказал Даубар. «Мы много исследовали планету. Мы многое знаем — и многого не знаем». Большинство марсотрясений вызвано растрескиванием подземных пород от тепла и давления. Изучение того, как меняются результирующие сейсмические волны, когда они проходят через различный материал, дает ученым возможность изучать кору, мантию и ядро Марса.
Четыре подтвержденных удара вызвали небольшие землетрясения магнитудой не более 2,0. Это не дает ученым возможность заглянуть глубже, чем марсианская кора, тогда как сейсмические сигналы от более крупных землетрясений, таких как землетрясение магнитудой 5, произошедшее в мае 2022 года, могут раскрыть детали мантии и ядра планеты. «Эти конкретные удары действительно малы и близки — они не прошли через мантию и ядро», — сказал Даубар. «Но это позволяет нам использовать эти знания для всего каталога событий с новым пониманием этих точек данных о местоположении и источнике». Важно отметить, что удары будут иметь решающее значение для уточнения временной шкалы Марса. «Столкновения — это часы Солнечной системы», — сказал Рафаэль Гарсия из Высшего института аэронавтики и космоса в Тулузе, Франция, который является ведущим автором исследования. «Нам нужно знать скорость удара сегодня, чтобы оценить возраст различных поверхностей».
Ученые могут приблизительно определить возраст поверхности планеты, подсчитав ее ударные кратеры. На поверхности Марса было больше времени, чтобы накопить ударные кратеры различных размеров, потому что на планете отсутствует движение тектонических плит и активный вулканизм, который постоянно обновляет поверхность, как это происходит на Земле. Путем калибровки статистических моделей на основе того, как часто они наблюдают удары, происходящие сейчас, ученые могут оценить, сколько еще столкновений произошло ранее в истории Солнечной системы. «Сейсмология — это один из способов узнать, что находится внутри планеты», — объяснил Даубар. «Миссия InSight — это первая миссия, которая действительно изучает внутреннюю часть планеты».
Данные InSight в сочетании с орбитальными изображениями можно использовать для восстановления траектории метеороида и определения размера его ударной волны. Каждый метеороид создает ударную волну, когда попадает в атмосферу, и взрыв, когда падает на землю. Эти события посылают звуковые волны в атмосферу. Чем сильнее взрыв, тем больше эта звуковая волна наклоняет землю, когда достигает InSight. Сейсмометр спускаемого аппарата достаточно чувствителен, чтобы измерить, насколько наклоняется земля в результате такого события и в каком направлении. «Мы узнаем больше о самом процессе воздействия», — сказал Гарсия. «Теперь мы можем сопоставлять кратеры разных размеров с конкретными сейсмическими и акустическими волнами».
