Тайны внутреннего строения Марса: горячая южная полушарие и его загадки

Недавние исследования внутренней структуры Марса подтверждают, что Красная планета представляет собой мир с двумя совершенно разными полушариями. Внутри южного полушария температура достигает 400 градусов Цельсия, что на 200 градусов выше, чем в северном полушарии. Это открытие углубляет загадку странного различия между сплюснутым севером и гористыми южными высотами.

Исследование и методология

Александр Берн, ведущий автор нового исследования и ранее работавший в Калифорнийском технологическом институте, а теперь в Университете Аризоны, отметил, что ученые обычно предполагают, что внутренности планетарных тел имеют сферическую симметрию, но это не всегда так. Берн и его команда проанализировали архивные данные трех космических аппаратов NASA: Mars Global Surveyor, Mars Odyssey и Mars Reconnaissance Orbiter. Они искали тонкие изменения в орбитальной скорости, которые могли бы отражать вариации в гравитационном поле Марса. Используя метод, разработанный Берном, называемый "приливной томографией", который также учитывает изменяющееся гравитационное влияние Солнца на Марс в процессе его движения по эллиптической орбите, команда смогла сделать выводы о внутренней структуре и температуре планеты.

Гравитационные аномалии и температура

Изменения в гравитационном поле, которые испытывали космические аппараты, существенно отличались от ожидаемых, если бы внутренности Марса были идеально симметричными. Чтобы объяснить это различие, мантия под южным полушарием должна быть на 200-400 градусов Цельсия теплее, чем мантия на севере. Эта высокая температура может означать, что мантия все еще частично расплавлена, что может повлиять на возможность обитания на Марсе и продолжительность его вулканической активности.

Ассиметрия поверхности и ее значение

Не стоит удивляться, что внутренности Марса различаются между югом и севером, поскольку мы уже знаем, что его поверхность ассиметрична. Северная часть Марса характеризуется низменными равнинами, в то время как кора на юге в среднем на 25 километров толще и покрыта кратерованными возвышенностями. Считается, что северные низменности могли когда-то быть домом для большого океана. Амира Хосейн Багери из Калифорнийского технологического института, второй автор исследования, подчеркивает, что это различие между севером и югом важно для понимания процессов, которые могли повлиять на гидрологию Марса, включая формирование бассейнов, которые могли содержать воду.

Влияние на сейсмическую активность и магнитные аномалии

Горячая мантия на юге также может объяснить некоторые другие загадочные открытия на Марсе. Сейсмограф, установленный на марсоходе InSight, который завершил свою миссию в декабре 2022 года, показал, что сейсмические волны быстрее затухают на юге, что можно объяснить более высокой температурой в этом регионе. Кроме того, магнитные аномалии, обнаруженные в железосодержащих минералах на юге, теперь также становятся более понятными. Сегодня у Марса отсутствует глобальное магнитное поле, но более четырех миллиардов лет назад оно у него было. Если подъем из более теплой мантии на юге нагревал кору выше "температуры Кюри" (температуры, при которой материалы теряют свои магнитные свойства), это могло привести к образованию загадочных магнитных остатков в железосодержащих минералах.

Загадки северного и южного полушарий

Понимание внутренней структуры планетарных тел помогает нам разгадать процессы, которые формировали их эволюцию. Однако происхождение северно-южного деления Марса остается неясным. Неизвестно, связаны ли различия на поверхности с внутренними различиями. Наиболее вероятная гипотеза заключается в том, что это результат древнего гигантского удара более четырех миллиардов лет назад, в результате которого северные низменности стали огромным ударным бассейном. Такой удар мог способствовать высвобождению внутреннего тепла, что позволило северной мантии остыть быстрее, чем южной. С другой стороны, более толстая кора на юге могла служить эффективной крышкой, предотвращая утечку тепла из мантии. Это можно проверить: подъем магмы мог бы замедлиться при столкновении с толстой, плотной корой, создавая подповерхностные плавления, которые можно было бы выявить с помощью данных о гравитации более высокого разрешения.

Перспективы будущих исследований

Эти вопросы остаются для будущих миссий, но метод приливной томографии может быть применен и к другим планетам, от Меркурия до крупных лун Юпитера. "По мере получения новых данных о гравитации мы можем определить трехмерные особенности внутренней структуры планеты", - говорит Берн. "Эти выводы, в свою очередь, дают нам план для проектирования будущих миссий и научных исследований этих миров." Открытие термальной аномалии на Марсе было опубликовано 27 августа в журнале Nature.