Новое исследование, основанное на данных миссии НАСА InSight в сравнении с данными аппарата Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), показало, что марсотрясения — марсианские землетрясения, вызванные ударами метеороидов, — распространяются на большую глубину, чем предсказывают сейсмические модели.
Анализ был сосредоточен на конкретном событии в районе Cerberus Fossae, где в результате удара образовался кратер диаметром 21,5 метра. Сейсмические данные, собранные аппаратом InSight, указывают на то, что сейсмические волны прошли через мантию планеты, а не были поглощены или отклонены корой.
Этот результат позволяет предположить, что внутренняя структура Марса может быть более сложной, чем предполагалось, с корой, которая гасит поверхностные волны, в то время как глубинные волны распространяются более эффективно. Затухание сейсмических волн наблюдалось и раньше, но впервые это явление было подтверждено для известного, хорошо локализованного метеоритного удара.
Алгоритм машинного обучения, разработанный в Лаборатории реактивного движения (JPL) для обнаружения метеоритных ударов на Марсе, сыграл ключевую роль в открытии кратера Cerberus Fossae с помощью искусственного интеллекта.
За несколько часов инструмент искусственного интеллекта может просеять десятки тысяч черно-белых снимков, сделанных Контекстной камерой MRO, и обнаружить зоны взрывов вокруг кратеров. Инструмент отбирает изображения-кандидаты для изучения учеными, практикующими определение того, какие тонкие цвета на Марсе заслуживают более детальных изображений с камеры MRO High-Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE).
Исследователи искали кратеры в радиусе около 3000 км от позиции InSight, надеясь найти те, которые образовались во время работы сейсмометра. Сравнивая снимки, сделанные до и после Контекстной камеры в течение определенного периода времени, они нашли 123 новых кратера, которые можно было сопоставить с данными InSight; 49 из них были потенциальными совпадениями с землетрясениями, обнаруженными сейсмометром посадочной платформы. Отфильтровав этот набор, ученые выявили ударный кратер Cerberus Fossae, который обладает уникальными характеристиками по сравнению с другими марсианскими землетрясениями, обнаруженными InSight.
Сейсмические ударные волны распространяются глубоко под землей
Анализ P (первичных) и S (вторичных) волн показал, что время их прихода больше, чем ожидалось, что говорит о том, что сейсмический сигнал распространялся не только вдоль коры, но и проходил через мантию планеты. Такое поведение необычно, поскольку ранее считалось, что метеоритные удары менее эффективны для генерации глубинных сейсмических волн.
Одна из гипотез, выдвинутых исследователями, заключается в том, что марсианская кора функционирует как высокодисперсный фильтр, поглощая и уменьшая передачу поверхностных волн и позволяя глубинным волнам распространяться более эффективно. Такое поведение согласуется с наблюдениями тектонических марсотрясений, зафиксированных в прошлом, но подтверждение в виде известного удара дает новую информацию о внутренней динамике планеты.
Геодинамическое моделирование на основе данных InSight также предполагает, что марсианская мантия может быть менее вязкой, чем предполагалось ранее. Это объясняет более эффективную передачу сейсмических волн в глубинах планеты, открывая новые перспективы для изучения состава мантии и ее эволюции во времени.
Дальнейший анализ волновых форм позволил получить данные о минералогии зоны удара, что указывает на возможное вулканическое или тектоническое происхождение этого региона.
Новое значение для геологии Марса и будущих миссий
Это открытие имеет прямое отношение к пониманию внутренней структуры Марса, в частности, к переходу между верхней и нижней мантией — аспекту, который до сих пор плохо изучен. Способность сейсмических волн распространяться глубже позволяет предположить, что внешнее ядро планеты может иметь менее плотный состав, чем предсказывали предыдущие модели.
Еще один интересный факт касается частоты и интенсивности падения метеоритов на Марс. Кратер, образовавшийся в Cerberus Fossae, является одним из самых энергичных из когда-либо зафиксированных миссией, что говорит о том, что планета может быть подвержена более частым столкновениям, чем предполагалось ранее. Это важно для будущих полетов людей и роботов, поскольку более частые столкновения представляют опасность для инфраструктуры, которая может быть построена на марсианской поверхности.
Наконец, возможность обнаружить марсианские землетрясения, вызванные ударами, открывает новый метод изучения внутренней структуры других небесных тел без тектонической активности, таких как Луна или ледяные луны Юпитера и Сатурна. Сейсмические приборы, подобные аппарату InSight, могут быть использованы для анализа внутренних свойств этих миров с помощью сейсмических волн, возникающих при метеоритных ударах.
С исследованием, опубликованным в журнале Geophysical Research Letters, можно ознакомиться здесь.
