Несколько знаковых марсоходов, таких как Perseverance и Curiosity, на протяжении многих лет бороздили марсианскую поверхность, предоставляя исследователям ценные сведения об истории Красной планеты. Недавно ученые обратили внимание на глубины Марса, чтобы составить новую карту его гравитационного поля. В ходе работы были обнаружены многочисленные плотные структуры, скрытые под остатками древнего океана в районе вулкана Олимп — самого большого вулкана в Солнечной системе. По мнению ученых, это открытие может расширить наше понимание геологической активности на Марсе.
На Европланетарном научном конгрессе 2024 года в Берлине команда под руководством доктора Барта Рота из Делфтского технологического университета представила новую гравитационную карту Марса. Она показывает плотные крупномасштабные структуры, скрытые под слоями осадочных пород исчезнувшего океана. Исследование доктора Рота и его коллег из университетов Делфта и Утрехта также предполагает, что активные процессы в мантии планеты могут влиять на вулканическую активность на Олимпе. По мнению команды, эти открытия позволяют лучше понять геологическое прошлое Марса.
Новая гравитационная карта, разработанная командой Рота, и последующие анализы включают данные, собранные во время предыдущих миссий на Марсе, в частности миссии НАСА inSIGHT (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport). Исследование гравитационного поля Марса позволило выявить первую аномалию: на планете существует множество скрытых структур, таких как залежи льда. Однако природа и происхождение тех, что были обнаружены на северных полярных равнинах, покрытых толстым гладким слоем осадочных пород, остаются загадкой.
Гравитационная карта Марса. Красными кругами отмечены крупные вулканы планеты, а черными — точки столкновения (диаметром более нескольких сотен километров). Сильный гравитационный сигнал находится в вулканической области Тарсис (красная зона в центре справа на снимке), окруженной кольцом отрицательных гравитационных аномалий (синим цветом).
Новый взгляд на внутренности Красной планеты
Чтобы составить карту гравитационного поля Марса, Рот и его коллеги также использовали мельчайшие отклонения спутников, вращающихся вокруг планеты. Благодаря этому они смогли найти подсказки о распределении внутренней массы Красной планеты. Согласно новой карте, обнаруженные структуры «на 300-400 килограммов на кубический метр плотнее, чем их окружение». Хотя их характеристики указывают на древнее морское дно, Рот не исключил гипотезу о том, что эти структуры могут быть результатом вулканической активности.
«Эти плотные структуры могут быть вулканического происхождения или состоять из материала, уплотненного в результате древних ударов. Мы обнаружили около двадцати структур разного размера, разбросанных по северной полярной шапке, одна из которых напоминает форму собаки», — заявил Рот в пресс-релизе. Он пояснил, что на поверхности нет никаких свидетельств существования этих структур, но собранные гравитационные данные позволили команде понять историю северного полушария Марса. «Если эти структуры будут интерпретированы как ударные кратеры, это позволит предположить, что кора северного полушария Марса старше, чем считалось ранее», — добавил он.
Карта, показывающая плотные гравитационные структуры в Северном полушарии. Регионы, обозначенные черными линиями, представляют собой аномалии с высокой массой, которые не имеют корреляции с геологией или топографией. Эти скрытые подземные структуры покрыты отложениями древнего океана.
К новому пониманию подземных структур нагорья Тарсис
Исследование Рота и его коллег также выявило еще одну аномалию с интригующими деталями, касающуюся нагорья Тарсис — обширного вулканического региона, в котором помимо Олимпа находятся еще три огромных вулкана: Арсия, Гора Павлина и Гора Аскрийская. Некоторые результаты их анализов противоречат важнейшей геологической концепции: флексуральной изостазии.
Эта концепция описывает, как внешний слой планеты (литосфера) реагирует на масштабные нагрузки. Если говорить точнее, то массивное вулканическое образование, такое как Олимп, может привести к тому, что окружающая поверхность просядет под его весом. Подобное явление уже происходило на Земле в Гренландии, где вес ледяной шапки привел к проседанию земли под ней.
Однако в случае с районом нагорья Тарсис дело обстоит иначе. Вместо того чтобы опуститься, как ожидалось, она остается выше, чем остальная марсианская поверхность. Гравитационные данные говорят о том, что этот подъем, вероятно, вызван значительным притоком расплавленной породы, который достаточно силен, чтобы противостоять давлению вниз. «Это говорит о том, что в настоящее время в сторону литосферы поднимается плюм, который в геологическом будущем может стать причиной активного вулканизма», — подчеркивают авторы исследования. Кроме того, ученые обнаружили подземный массив диаметром около 1 750 км на глубине 1 100 км.
«Это означает, что нам необходимо пересмотреть наши представления о подпитке вулкана Олимп и его окрестностей. Это также показывает, что Марс все еще может испытывать активные внутренние движения, потенциально влияющие на поверхность и создающие новые вулканические особенности», — заключает Рот.
