|
Почему одна половина Марса так сильно отличается от другой
|
|
|
|
Марс является домом, пожалуй, для величайшей тайны Солнечной системы: так называемой марсианской дихотомии, которая ставила ученых в тупик с тех пор, как была обнаружена в 1970-х годах. Южные нагорья Марса (которые занимают около двух третей поверхности планеты) возвышаются на целых 5-6 километров над северными низменностями. Нигде больше в Солнечной системе мы не видим такого большого и резкого контраста в этом масштабе.
|
|
|
|
Чем вызвано это резкое различие? Ученые разошлись во мнениях, было ли оно вызвано внешними факторами, такими как столкновение с огромным астероидом размером с Луну, или внутренними, такими как поток тепла через расплавленные недра планеты.
|
|
|
|
В новом исследовании, опубликованном в журнале Geophysical Research Letters, мы проанализировали марсотрясения, обнаруженные спускаемым аппаратом НАСА Insight, расположенным вблизи границы, разделяющей две стороны дихотомии. Изучение того, как распространяются колебания при землетрясении, выявило доказательства того, что происхождение марсианской дихотомии лежит глубоко внутри красной планеты.
|
|
|
|
Марсианская дихотомия
|
|
|
|
Высота над уровнем моря - не единственное различие между двумя сторонами марсианской дихотомии.
|
|
|
|
|
|
|
Южное нагорье испещрено кратерами и застывшими потоками вулканической лавы. В отличие от этого, поверхность северных низменностей гладкая и ровная, почти без видимых шрамов и других существенных особенностей.
|
|
|
|
Из геофизических и астрономических измерений мы также знаем, что кора Марса значительно толще под южным нагорьем. Более того, южные породы намагничены (что позволяет предположить, что они относятся к древней эпохе, когда на Марсе существовало глобальное магнитное поле), в то время как породы северных низменностей - нет.
|
|
|
|
Марсианская дихотомия была обнаружена в 1970-х годах, когда снимки, сделанные зондами "Викинг", показали разницу в высоте и плотности ударных кратеров.
|
|
|
|
Плотность кратеров на поверхности (количество кратеров на единицу площади) может быть использована для расчета возраста поверхностных пород — чем старше поверхность, тем больше кратеров. Таким образом, южные нагорья, по-видимому, старше северных низменностей.
|
|
|
|
Ученые также полагают, что когда-то на Марсе существовал огромный океан жидкой воды, вероятно, в том же регионе, что и северные низменности.
|
|
|
|
По этому поводу ведется много споров, поскольку наличие или отсутствие отложений, форм рельефа и определенных минералов, которые образуются, когда суша покрыта океаном, используются в качестве основных доказательств "за" и "против". Существование жидкой воды является необходимым условием для жизни, поэтому нетрудно понять интерес научного сообщества и космических агентств к этой проблеме.
|
|
Космическое пространство или внутренние силы?
|
|
|
|
Происхождение марсианской дихотомии долгое время было загадкой в планетологии. Какой постепенный или насильственный природный процесс, явление, космическая сила или катастрофа на ранней стадии развития Марса (учитывая возраст горных пород на поверхности) могли бы дать ответ на этот вопрос?
|
|
|
|
Были выдвинуты две основные гипотезы.
|
|
|
|
Первая - это так называемая эндогенная гипотеза. Она утверждает, что разница в теплопередаче из-за подъема более теплого и опускания более холодного материала внутри марсианской мантии привела к видимой дихотомии на ее поверхности.
|
|
|
|
Вторая - экзогенная гипотеза, согласно которой причиной дихотомии является космос. Это может означать катастрофическое воздействие либо одного тела размером с Луну, либо нескольких тел меньшего размера, которые изменят форму поверхности планеты.
|
|
Марсотрясения
|
|
|
|
На Земле мы можем использовать данные сотен и даже тысяч сейсмометров для триангуляции местоположения землетрясения.
|
|
|
|
На Марсе у нас есть данные только с одного прибора, установленного на посадочном модуле Insight. Чтобы определить местоположение марсотрясения, мы должны полагаться на измерение разницы во времени прибытия различных видов вибраций (называемых P- и S-волнами).
|
|
|
|
Это позволяет нам рассчитать расстояние до марсотрясения. Мы также можем определить направление землетрясения, наблюдая за движением частиц на поверхности земли.
|
|
|
|
После того, как мы разработали систему для точного определения марсотрясений на основе данных Insight, мы проверили ее на соответствие известным событиям, таким как столкновения с метеоритами, зафиксированные спутниковыми камерами. Мы обнаружили, что наши методы надежно указывают на скопление марсотрясений в регионе Терра-Киммерия на южном нагорье.
|
|
|
|
Затем мы изучили, как S-волны теряют энергию, проходя через скалы южного нагорья. Мы также провели аналогичные расчеты для ранее наблюдавшихся землетрясений в районе впадин Цербера в северной низменности.
|
|
|
|
Сравнение этих двух факторов показало, что в южном нагорье волны теряли энергию быстрее. Наиболее вероятным объяснением является то, что скала под южным нагорьем горячее, чем на севере.
|
|
|
|
Что землетрясения говорят нам об этой дихотомии
|
|
|
|
Эта разница температур между двумя половинами дихотомии подтверждает идею о том, что раскол был вызван внутренними силами на Марсе, а не каким-то внешним воздействием.
|
|
|
|
Полное объяснение того, почему это так, довольно сложно. Чтобы упростить, ученые создали модели того, как эта дихотомия могла сформироваться, основываясь на первоначальных неровностях в коре Марса в далеком прошлом.
|
|
|
|
В какой-то момент на Марсе, как и на Земле, двигались тектонические плиты. Движение этих плит и расплавленной породы под ними могло создать что—то вроде дихотомии, которая затем застыла на месте, когда тектонические плиты перестали двигаться, образовав то, что ученые называют "неподвижной крышкой" в расплавленных недрах планеты.
|
|
|
|
Эти события, возможно, привели к возникновению конвекционных процессов в расплавленной породе, которые могут объяснить ту дихотомию, которую мы наблюдаем сегодня: подъем под южным нагорьем и спуск под северными низменностями.
|
|
|
|
Наши данные о разнице температур во время землетрясения на Марсе по всей дихотомии согласуются с этими моделями.
|
|
|
|
Чтобы окончательно ответить на вопрос о том, что вызвало марсианскую дихотомию, нам понадобится больше данных о марсотрясениях, а также подробные модели формирования Марса и сравнения с Землей и другими планетами. Однако наше исследование раскрывает новую важную часть головоломки.
|
|
|
|
Источник
|
