Гравитационные аномалии Марса: ученые нашли следы затерянного океана и мантийного плюма под Олимпом

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Наука и космос

Марс, извечный объект человеческого любопытства, продолжает хранить множество тайн, скрытых под своим красноватым покровом. Одна из самых интригующих загадок — это гравитационные аномалии, обнаруженные в северном полушарии планеты. Их существование указывает на неоднородности в распределении массы под поверхностью, но что именно вызывает эти отклонения? Международная команда ученых, вооружившись данными гравитационных измерений и передовыми методами моделирования, решила пролить свет на эту тайну.

Миссия InSight: новые знания и новые вопросы

Миссия NASA InSight, доставившая на Марс высокочувствительный сейсмометр и другие научные инструменты, произвела революцию в изучении внутреннего строения Красной планеты. Благодаря InSight, ученые получили бесценные данные о марсианской литосфере — твердой оболочке планеты, включающей кору и верхнюю часть мантии. Эта информация позволила уточнить представления о толщине, плотности и упругих свойствах литосферы, а также о тепловом потоке, идущем из недр планеты.

Гравитационные аномалии, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: meetingorganizer.copernicus.org

Однако, новые знания породили и новые вопросы. В частности, как объяснить динамическую поддержку массивных вулканических структур, таких как Элизиум Монс, возвышающийся над окружающей равниной на 12.6 километров? Недавние исследования, основанные на анализе гравитационных и топографических данных, предполагают существование под этой областью активного мантийного плюма — горячего потока вещества, поднимающегося из глубин мантии и создающего дополнительную поддержку для вулканических образований. Это открытие указывает на то, что геологические процессы в недрах Марса могут быть намного более активными, чем считалось ранее.

Гравитационные ключи к разгадке

Чтобы разобраться в сложной картине подповерхностных структур, ученые обратились к анализу гравитационного поля Марса. Известно, что распределение массы внутри планеты влияет на ее гравитационное поле, создавая характерные аномалии — области, где сила тяжести отличается от среднего значения. Анализируя эти аномалии, можно получить информацию о плотности и глубине залегания различных геологических структур.

Исследователи провели спектральный анализ гравитационного сигнала Марса, что позволило разделить его на компоненты с различными пространственными масштабами. Затем, используя данные InSight и другие геофизические данные, они разработали модель марсианской литосферы, которая наиболее точно соответствует наблюдаемым гравитационным аномалиям. Эта модель позволила выделить две основные категории гравитационных аномалий:

  • Коротковолновые аномалии, связанные с локальными вариациями плотности в коре. Они могут быть вызваны различными геологическими структурами, такими как магматические интрузии — затвердевшие в коре магматические расплавы, ударные кратеры, образовавшиеся в результате падения метеоритов, или тектонические структуры, возникшие в результате деформации коры.
  • Длинноволновые аномалии, отражающие неоднородности в более глубоких слоях — в мантии. Одной из наиболее заметных таких аномалий является отрицательная аномалия массы, расположенная под регионом Фарсида, где сосредоточены крупнейшие вулканы Марса, включая Олимп, самую высокую гору в Солнечной системе. Эта аномалия может быть связана с наличием менее плотного вещества в мантии под Фарсидой, возможно, в результате подъема горячего мантийного плюма или фазовых переходов в минералах мантии.
Плотность земной коры по данным инверсии короткомасштабных гравитационных аномалий. Флексурная модель не в состоянии представить идеальную изостазию в бассейне Эллада (и предполагается, что она присутствует и в бассейне Утопия). Поэтому высокая плотность земной коры отражает более мелкую границу раздела кора-мантия. В бассейнах Исидис и Аргайл также наблюдаются области с высокой массой, которые могут быть интерпретированы как неглубокая граница кора-мантия или магматические интрузии в коре. Другие высокомассивные особенности связаны с вулканами и крупными ударными кратерами. Наконец, северные полярные плоскости также демонстрируют аномальные области высокой массы.
Автор: Root, B., Alkahal, R., Qin, W., and Thieulot, C.: Exploration of high mass subsurface structures in the northern hemisphere with joint flexure and mantle convection modelling of the Martian gravity field, Europlanet Science Congress 2024, Berlin, Germany, 8-13 Sep 2024, EPSC2024-730, https://doi.org/10.5194/epsc2024-730, 2024. CC-BY 4.0 Источник: meetingorganizer.copernicus.org
Загадки северных равнин: поиск скрытых структур

Особое внимание ученых привлекли гравитационные аномалии, обнаруженные в северных полярных равнинах Марса. Эти аномалии не могли быть объяснены ни вариациями плотности в коре, ни топографическими особенностями поверхности. Это указывает на наличие скрытых под поверхностью структур, природа которых пока остается неясной.

Существует несколько гипотез о происхождении этих загадочных структур. Одна из них связывает их с древними вулканами, которые могли быть активны в прошлом, но сейчас погребены под толстым слоем осадочных пород. Другая гипотеза предполагает, что эти аномалии могут быть следами крупных ударных кратеров, также скрытых под поверхностью. Еще одна возможность — это тектонические структуры, образовавшиеся в результате деформации коры в ранние периоды геологической истории Марса.

Контуры аномалий большой массы на северо-западе полярных равнин. Эти аномалии большой массы, по-видимому, не имеют топографической подписи. Топография показана в цветовой шкале и взята из набора данных MOLA.
Автор: Root, B., Alkahal, R., Qin, W., and Thieulot, C.: Exploration of high mass subsurface structures in the northern hemisphere with joint flexure and mantle convection modelling of the Martian gravity field, Europlanet Science Congress 2024, Berlin, Germany, 8-13 Sep 2024, EPSC2024-730, https://doi.org/10.5194/epsc2024-730, 2024. CC-BY 4.0 Источник: meetingorganizer.copernicus.org
Взгляд в будущее: новые горизонты исследований

Полученные результаты подчеркивают сложность и многообразие подповерхностных структур Марса и демонстрируют важность гравитационных исследований для их изучения. Чтобы полностью раскрыть тайны, скрытые под поверхностью Красной планеты, необходимы дальнейшие исследования, включая новые гравитационные миссии с повышенной точностью измерений.

Ученые возлагают большие надежды на будущие миссии, такие как Mars Quantum Gravity Mission (MaQuIs), которая может быть запущена в ближайшие годы. MaQuIs будет использовать высокоточные атомные часы для измерения гравитационного поля Марса с беспрецедентной точностью, что позволит выявить даже самые мелкие гравитационные аномалии и получить более детальную информацию о внутреннем строении планеты.

Эти исследования помогут нам лучше понять геологическую историю Марса, процессы, формирующие его поверхность, и возможность существования жизни в прошлом или настоящем. Марс продолжает будоражить наше воображение и подталкивать нас к новым открытиям, и мы можем быть уверены, что в будущем нас ждут еще более увлекательные путешествия в мир марсианской геологии.

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Какие животные, кроме попугаев, умеют говорить

Когда мы думаем о животных, способных произносить человеческие слова, на ум сразу приходят попугаи. Их умение воспроизводить звуки поражает и вызывает восхищение. Однако попугаи — это не...

Что делать, если машину заносит на скользкой дороге

Занос автомобиля — это очень опасная ситуация, с которой может столкнуться любой водитель, особенно во время езды на скользкой дороге или на мокром асфальте. В такие моменты важно...

Слишком тяжелая, чтобы существовать? Новая теория о темной материи, которая может перевернуть физику

Вселенная полна загадок, и одна из самых интригующих — это тёмная материя. Мы знаем, что она есть, но понятия не имеем, что она собой представляет. Эта невидимая субстанция, по всей...

Семь планет в ряд — Парад планет 2025: Как увидеть все планеты Солнечной системы одновременно?

Представьте себе: на фоне бархатного ночного неба, усыпанного звездами, вдруг выстраивается целая процессия планет. Не одна, не две, а целых семь! Это не сюжет из фантастического фильма, а реальное...

Глубинные аномалии Калифорнии: Как литосфера Сьерра-Невады отслаивается и уходит на дно

Знаете, иногда природа подбрасывает нам такие загадки, что голова кругом идет. Вот, например, горы Сьерра-Невада в Калифорнии. Красивейшие места, спору нет. Но, оказывается, под этой живописной...

Как изменились игровые ПК за 2024 год по данным Steam

Steam ежемесячно публикует занимательную и интересную статистику, которая позже становится объектом споров и дискуссий. Также эта информация, при должной обработке и отслеживании динамики,...