Совместный анализ данных от двух миссий НАСА — посадочного аппарата InSight и орбитального зонда Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) — привел к важному открытию. Оказалось, что марсотрясения, вызванные падением метеоритов, порождают сейсмические волны, которые проникают в недра Красной планеты гораздо глубже, чем предсказывали существующие теоретические модели.
Исследователи сфокусировались на изучении последствий мощного удара в регионе Cerberus Fossae, где образовался кратер диаметром более 21 метра. Данные сейсмометра InSight однозначно указали, что сейсмическая энергия от этого события прошла сквозь марсианскую мантию, а не была полностью поглощена или рассеяна в коре планеты.
Это наблюдение позволяет предположить, что внутреннее строение Марса сложнее, чем считалось. Похоже, кора действует как своеобразный фильтр, эффективно гася поверхностные волны, но при этом позволяя глубинным волнам распространяться с меньшими потерями. Хотя эффект затухания волн отмечался и раньше, впервые его удалось достоверно связать с конкретным, точно локализованным ударным событием.
Роль искусственного интеллекта в открытии
Ключевую роль в этом открытии сыграл специальный алгоритм машинного обучения, разработанный в Лаборатории реактивного движения (JPL). Этот инструмент искусственного интеллекта способен за несколько часов проанализировать десятки тысяч черно-белых снимков с Контекстной камеры MRO, автоматически обнаруживая свежие ударные кратеры по характерным взрывным узорам вокруг них. Система отбирает наиболее перспективные снимки для последующего детального изучения учеными с помощью мощной камеры HiRISE.
Ученые искали новые кратеры в радиусе 3000 км от места посадки InSight, надеясь найти те, что образовались в период работы сейсмометра. Сравнивая снимки, сделанные до и после, они идентифицировали 123 новых кратера. Сопоставив эти данные с сейсмическими записями InSight, исследователи выделили 49 потенциальных совпадений. В результате дальнейшего анализа именно удар в Cerberus Fossae был признан источником уникального марсотрясения, чьи характеристики отличались от всех ранее зафиксированных.
Сейсмические ударные волны распространяются глубоко под землей
Детальное изучение первичных (P) и вторичных (S) сейсмических волн показало, что они прибывали с задержкой, что указывает на более длинный путь через глубинные слои планеты, а не только вдоль коры.
Обратите внимание: Новое исследование может в конечном итоге подтвердить или отклонить теорию Большого взрыва.
Это необычно, поскольку ранее метеоритные удары не считались эффективными генераторами глубинных сейсмических волн.Одна из рабочих гипотез гласит, что марсианская кора действует как высокочастотный фильтр, поглощая энергию поверхностных волн, но пропуская глубинную составляющую. Такое поведение согласуется с данными по тектоническим марсотрясениям, но подтверждение на примере известного удара дает принципиально новое понимание внутренней динамики планеты.
Геодинамическое моделирование, основанное на данных InSight, также намекает на то, что мантия Марса может быть менее вязкой, чем предполагалось. Это объясняет, почему сейсмические волны так эффективно передаются вглубь, открывая новые возможности для изучения состава и эволюции мантии. Дополнительный анализ формы волн даже позволил получить данные о минералогии района удара, указывая на его возможное вулканическое или тектоническое происхождение.
Новое значение для геологии Марса и будущих миссий
Это открытие имеет фундаментальное значение для понимания внутренней структуры Марса, особенно плохо изученного перехода между верхней и нижней мантией. Способность волн проникать так глубоко может указывать на то, что внешнее ядро планеты имеет менее плотный состав, чем в предыдущих моделях.
Открытие также меняет представления о частоте и силе метеоритной бомбардировки Марса. Удар в Cerberus Fossae оказался одним из самых мощных, зафиксированных миссией, что говорит о потенциально более высокой частоте подобных событий. Этот фактор необходимо учитывать при планировании будущих пилотируемых экспедиций и создании постоянной инфраструктуры на поверхности, так как столкновения представляют реальную опасность.
Наконец, методика обнаружения и анализа марсотрясений от ударов открывает новый путь для изучения внутреннего строения других небесных тел, лишенных тектонической активности, — например, Луны или ледяных спутников Юпитера и Сатурна. Сейсмометры, подобные установленному на InSight, могли бы исследовать недра этих миров, используя сейсмические волны от естественных метеоритных ударов.
С исследованием, опубликованным в журнале Geophysical Research Letters, можно ознакомиться здесь.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.