У Марса обнаружено внутреннее твердое ядро диаметром более 600 километров

В декабре 2018 года NASA запустило миссию «InSight», которая впервые установила сейсмометр прямо на поверхность Марса. Прибор SEIS более четырех лет фиксировал марсотрясения, удары метеоритов и вибрации атмосферы. Эти данные позволили ученым буквально «услышать» глубины планеты.

И вот теперь международная команда исследователей доказала: у Марса есть маленькое твердое внутреннее ядро. Это открытие, представленное в журнале Nature, стало неожиданным вызовом существующим моделям эволюции Красной планеты.

Как услышать сердце планеты

Когда внутри Марса происходят толчки, от них расходятся сейсмические волны. Проходя через разные слои – кору, мантию, жидкое и твердое ядро – волны меняют скорость и направление. На Земле их изучает целая сеть станций, но на Марсе у ученых был только один «слуховой аппарат».

Несмотря на это ограничение, данные от 23 марсотрясений оказались достаточными. Ученые искали особые типы волн – P’P’, PKKP и PKiKP. Последняя появляется только тогда, когда у планеты есть граница между жидким и твердым ядром. Именно такие сигналы и были обнаружены. Более того, волны приходили на десятки секунд раньше, чем ожидалось, если бы все ядро было жидким.

Размеры и состав

По расчетам, радиус твердого внутреннего ядра Марса составляет около 613 километров, что соответствует примерно 18 процентам радиуса планеты. Оно плотнее и проводит сейсмические волны быстрее, чем внешнее ядро. Предположительно, внутренняя часть обогащена кислородом, а само ядро состоит из железо-никелевого сплава с примесью серы, кислорода и углерода.

Жара в центре планеты

Ученые оценили условия на границе твердого и жидкого ядра. Там давление достигает 35 гигапаскалей, а температура составляет примерно 1,5 – 1,8 тысячи градусов по Цельсию. Такие значения позволяют железо-никелевому сплаву с примесями легких элементов частично кристаллизоваться.

Но здесь возникает загадка: предыдущие данные «InSight» указывали на наличие у границы ядра и мантии расплавленного силикатного слоя, для которого требуется более высокая температура. Как совместить существование твердого внутреннего ядра и перегретого «огненного пояса», пока не ясно. Это противоречие заставляет пересматривать модели тепловой эволюции Марса и искать новые объяснения того, как остывала планета.

Почему это важно

В отличие от Земли, у Марса сейчас нет глобального магнитного поля. Обычно оно возникает благодаря движениям в жидком ядре и росту твердого внутреннего ядра. То, что у Красной планеты кристаллизация идет медленно, может объяснять, почему ее магнитное «сердце» давно замолчало.

Открытие твердого ядра помогает уточнить модели формирования Марса, его охлаждения и потери магнитного поля. Оно также заставляет по-новому взглянуть на историю планет земной группы – ведь процессы в недрах напрямую связаны с эволюцией атмосферы, климата и условий для жизни.

Миссия «InSight» завершилась в 2022 году: солнечные панели аппарата покрыла марсианская пыль. Новых данных о марсотрясениях пока ждать не приходится, но собранные записи будут еще долго открывать тайны планеты. А значит, нынешний прорыв – только начало.