На Марсе ученых терпеливо ждет разгадка одной из величайших тайн Солнечной системы: так называемой марсианской асимметрии (или дихотомии), которая ставила ученых в тупик с момента ее открытия в 70-х годах XX века.
Южные нагорья Марса, занимающие около двух третей поверхности планеты, возвышаются на 5-6 километров над северными низменностями. Нигде больше в Солнечной системе мы не видим такого большого и резкого контраста в планетарном масштабе.
Чем вызвано резкое различие уровня поверхности Красной планеты? Ученые разошлись во мнениях относительно того, было ли это вызвано внешними факторами, такими как столкновение с огромным астероидом размером с Луну, или внутренними, такими как поток тепла из расплавленных недр планеты.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Geophysical Research Letters, ученые проанализировали «марсотрясения», зафиксированные спускаемым модулем НАСА вблизи границы, разделяющей две стороны марсианской асимметрии. Изучение того, как распространяются колебания при толчках, выявило доказательства того, что происхождение аномальной формы Марса кроется глубоко внутри красной планеты.
Высота рельефа — не единственное различие между двумя сторонами марсианской дихотомии.
Южное нагорье испещрено кратерами и застывшими потоками вулканической лавы. Поверхность северных низменностей гладкая и ровная, почти без видимых «шрамов» и других примечательных особенностей пейзажа.
Из геофизических и астрономических измерений мы также знаем, что кора Марса значительно толще под южным нагорьем. Более того, южные породы намагничены (что позволяет предположить, что они относятся к древней эпохе, когда на Марсе существовало глобальное магнитное поле), в то время как породы северных низменностей — нет.
Марсианская аномалия была обнаружена в 1970-х годах, когда снимки, сделанные зондами «Викинг», показали разницу в высоте и плотности ударных кратеров.
Подсчет количества кратеров на единицу площади (плотность кратеров) может быть использован для расчета возраста поверхностных пород — чем старше поверхность, тем больше кратеров. Таким образом, южные нагорья явно старше северных низменностей.
Ученые полагают, что когда-то на Марсе существовал огромный океан жидкой воды, и заполнял он именно северные низменности.
По этому поводу ведется много споров, поскольку наличие или отсутствие отложений, форм рельефа и определенных минералов, которые образуются, когда суша покрыта океаном, используются в качестве основных доказательств «за» и «против». Существование жидкой воды является необходимым условием для жизни, поэтому нетрудно понять интерес научного сообщества к этой проблеме.
Космос или внутренний огонь?
Происхождение марсианской дихотомии долгое время было загадкой в планетологии. Какой постепенный или неожиданный природный процесс, явление, космическая сила или катастрофа на ранней стадии развития Марса (учитывая возраст горных пород на поверхности) могли стать причиной асимметрии?
Были выдвинуты две основные гипотезы.
Первая — так называемая эндогенная гипотеза. Она утверждает, что разница в теплопередаче из-за подъема более горячего и опускания более холодного материала внутри марсианской мантии привела к видимой неравномерности рельефа на севере и на юге.
Вторая — экзогенная гипотеза, согласно которой причиной дихотомии является внешнее воздействие. Это может означать катастрофический удар по северу Марса либо одного тела размером с Луну, либо нескольких тел меньшего размера, которые навсегда изменили форму поверхности планеты.
Марсотрясения
На Земле мы можем использовать данные сотен и даже тысяч сейсмометров для триангуляции местоположения землетрясения.
На Марсе у исследователей есть данные только с одного прибора, установленного на посадочном модуле Insight. Чтобы определить местоположение марсотрясения, необходимо учесть разницу во времени прибытия различных видов колебаний марсианской коры.
Это позволяет достаточно точно рассчитать расстояние до землетрясения на Марсе. Мы также можем определить направление колебаний, наблюдая за движением частиц на поверхности.
После того, как ученые разработали систему для точного определения «марсотрясений» на основе данных Insight, они проверили ее на соответствие известным событиям, таким как столкновения с метеоритами, зафиксированные камерами на искусственных спутниках Марса. Было достоверно установлено, что большая часть «марсотрясений» была локализована в области Терра-Киммерия на южном нагорье.
Затем ученые изучили, как S-волны теряют энергию, проходя через скалы южного нагорья и провели аналогичные расчеты для ранее наблюдавшихся землетрясений в районе впадин Цербера в северной низменности.
Сравнение этих событий показало, что в южном нагорье волны быстрее теряли энергию. Наиболее вероятное объяснение заключается в том, что горная порода под южным нагорьем горячее, чем на севере.
Разница температур между двумя полушариями подтверждает идею о том, что раскол был вызван внутренними силами, а не каким-то внешним воздействием.
В древности на Марсе, как и на Земле, интенсивно перемещались тектонические плиты. Движение этих плит и расплавленной породы под ними могло стать предпосылкой неравномерности рельефа. Когда плиты прекратили движение, дихотомия застыла на месте, образовав то, что ученые называют «крышкой» над расплавленными недрами планеты.
Недавно ученые забеспокоились по поводу мусора, который копится на поверхности Марса.
