Команда вчених представила нову гравітаційну карту Марса на Europlanet Science Congress 2024. Карта показує наявність щільних великомасштабних структур під давно зниклим океаном Марса та те, що мантійні процеси впливають на гору Олімп, найбільший вулкан у світі. Сонячна система.
Нова карта та аналіз містять дані кількох місій, у тому числі місії NASA InSIGHT (дослідження внутрішніх приміщень із використанням сейсмічних досліджень, геодезії та переносу тепла). Вони також використовують дані крихітних відхилень супутників, коли вони обертаються навколо Марса.
Стаття «Глобальне гравітаційне поле Марса розкриває активну внутрішню частину» буде опублікована в майбутньому випуску JGR: Planets. Провідний автор — Барт Рут з Делфтського технологічного університету. Деякі результати суперечать важливій концепції геології.
Геологи працюють із концепцією, яка називається ізостазією згину. Він описує, як зовнішній твердий шар планети реагує на великомасштабне навантаження та розвантаження. Шар називається літосферою і складається з кори та верхньої частини мантії.
Коли щось важке навантажує літосферу, вона реагує опусканням. На Землі гарним прикладом цього є Гренландія, де масивний крижаний щит тисне на неї. У міру того як її крижані покриви тануть через глобальне потепління, Гренландія підніматиметься.
Цей вигин вниз часто викликає підйом навколишніх областей, хоча ефект незначний. Чим масивніше навантаження, тим більш виражений вигин вниз, хоча він також залежить від міцності та еластичності літосфери. Ізостазія згину є важливою ідеєю для розуміння відскоку льодовика, утворення гір та утворення осадових басейнів.
Автори нової статті кажуть, що вченим необхідно переглянути, як працює ізостазія згину на Марсі. Це завдяки горі Олімп, найбільшому вулкану в Сонячній системі, і всьому вулканічному регіону, який називається піднесенням Фарсіс, або горами Фарсіс. Гора Фарсіс — це величезний вулканічний регіон, у якому знаходяться ще три величезні щитові вулкани: гора Арсія, гора Павоніс і гора Аскрей.
Ізостазія згину стверджує, що ця масивна область повинна змушувати поверхню планети опускатися. Але все навпаки. Tharsis Montes набагато вище, ніж решта поверхні Марса. Посадковий апарат NASA InSIGHT також розповів вченим багато про гравітацію Марса, і разом це змушує дослідників переглянути, як все це працює на Марсі.
«Це означає, що нам потрібно переосмислити, як ми розуміємо підтримку великого вулкана та його околиць», — пишуть автори. «Гравітаційний сигнал її поверхні добре узгоджується з моделлю, яка розглядає планету як тонку оболонку».
Дослідження показують, що активні процеси в мантії Марса підіймають Tharsis Montes вгору. «Здається, глибоко в шарі Марса є велика маса (щось легке), яка, можливо, піднімається з мантії», – пишуть автори. «Це показує, що всередині Марса все ще можуть відбуватися активні рухи, створюючи нові вулканічні утворення на поверхні».
Дослідники знайшли підземну масу діаметром близько 1750 кілометрів і на глибині 1100 кілометрів. Вони підозрюють, що це мантійний шлейф, який піднімається під горою Фарсіс і є достатньо сильним, щоб протидіяти тиску, що йде вниз від усієї маси.
«Це свідчить про те, що голова шлейфу зараз тече вгору до літосфери, щоб створити активний вулканізм у геологічному майбутньому», — пишуть автори у своїй статті.
Існують дискусії про те, наскільки Марс є вулканічно активним. Хоча на планеті немає активних вулканічних об’єктів, дослідження показують, що регіон Фарсіди знову сплив на поверхню в недалекому геологічному минулому протягом останніх кількох десятків мільйонів років.
Якщо під Фарсис Монтес є мантійний плюм, чи може він зрештою досягти поверхні? Це суто припущення, і для підтвердження цих висновків потрібні додаткові дослідження.
Дослідники також виявили інші гравітаційні аномалії. Вони знайшли таємничі щільні структури під північними полярними рівнинами Марса. Вони поховані під товстим гладким шаром осаду, який, ймовірно, був відкладений на стародавньому морському дні.
Аномалії приблизно на 300–400 кг/м3 щільніші, ніж їхнє оточення. Місяць Землі має гравітаційні аномалії, пов’язані з гігантськими ударними басейнами. Вчені вважають, що ударники, які створили басейни, були щільнішими за Місяць, і їх маса стала частиною Місяця.
Імпрактні басейни на Марсі також демонструють гравітаційні аномалії. Однак аномалії в північній півкулі Марса не виявляють жодних слідів на поверхні.
«Ці щільні структури можуть мати вулканічне походження або бути ущільненим матеріалом через давні удари. Є близько 20 об’єктів різного розміру, які ми ідентифікували в районі навколо північної полярної шапки, одна з яких нагадує форму собаки. «, — сказав доктор Рут.
«Здається, на поверхні їх немає жодного сліду. Однак завдяки гравітаційним даним ми маємо спокусливий погляд на давню історію північної півкулі Марса».
Єдиний спосіб зрозуміти ці таємничі структури та гравітацію Марса загалом — мати більше даних. Рут і його колеги є прихильниками місії, яка могла б зібрати необхідні дані.
Це називається місія Марсіанської квантової гравітації (MaQuls). MaQuls буде базуватися на тій самій технології, що використовується в місіях GRAIL (лабораторія відновлення гравітації та внутрішньої роботи) і GRACE (відновлення гравітації та кліматичних експериментів), які складали карту гравітації Місяця та Землі відповідно. MaQuls матиме два супутники, що рухаються один за одним і з’єднані оптичним зв’язком.
«Спостереження за допомогою MaQuIs дозволили б нам краще досліджувати надра Марса. Це допомогло б нам дізнатися більше про ці таємничі приховані особливості та вивчити постійну конвекцію мантії, а також зрозуміти динамічні процеси на поверхні, такі як атмосферні сезонні зміни та виявлення ґрунту. резервуари для води», — сказала доктор Ліза Вернер з DLR, яка цього тижня виступила з доповіддю про місію MaQuIs на EPSC2024.