Анализ колебаний Марса проливает свет на свойства недр планеты

Сейсмические данные, собранные в области марса под названием Elysium Planitia, втором по величине вулканическом регионе на Марсе, свидетельствуют о наличии неглубокого осадочного слоя, зажатого между потоками лавы под поверхностью планеты. Эти результаты были получены в рамках миссии НАСА InSight (Исследование внутренних районов с использованием сейсмических исследований, геодезии и переноса тепла), в которой сотрудничают несколько международных исследовательских партнеров, включая Кельнский университет. Статья «Структура Марса в месте посадки InSight в результате инверсии окружающей среды» появилась в журнале Nature Communications 23 ноября.

Геофизик доктор Седрик Шмельцбах из Цюриха и его коллеги, в том числе специалисты по землетрясениям доктор Бриджит Кнапмайер-Эндрун и доктор-исследователь Себастьян Карраско (MSc) из Сейсмической обсерватории Кельнского университета в Бенсберге, использовали сейсмические данные для анализа состава области Elysium Planitia. Авторы исследовали неглубокие недра до 200 метров. Прямо под поверхностью они обнаружили слой реголита, состоящий из преимущественно песчаного материала, толщиной примерно три метра, а на глубине 15 метров – слой крупных глыбовых выбросов – каменных блоков, которые были выброшены после удара метеорита, а затем упали обратно на поверхность.

Под этими верхними слоями они идентифицировали около 150 метров базальтовых пород, то есть охлажденных и затвердевших лавовых потоков, что в значительной степени соответствовало ожидаемой подземной структуре. Однако между этими потоками лавы, начиная с глубины около 30 метров, авторы определили дополнительный слой толщиной 30-40 метров с низкой сейсмической скоростью, предполагая, что они содержит слабые осадочные материалы по сравнению с более прочными слоями базальта.

Чтобы датировать более мелкие лавовые потоки, авторы использовали подсчеты кратеров из существующей литературы. Установленные знания о скорости падения метеоритов позволяют геологам датировать породы: поверхности с множеством ударных кратеров от метеоритов старше, чем поверхности с меньшим количеством кратеров. Кроме того, кратеры большего диаметра простираются в нижних слоях, что позволяет ученым датировать глубокую породу, в то время как кратеры меньшего диаметра позволяют им датировать более верхние слои породы.

Они обнаружили, что более мелкие лавовые потоки имеют возраст примерно 1,7 миллиарда лет и сформировались в течение амазонского периода – геологической эры на Марсе, характеризующейся низкой скоростью ударов метеоритов и астероидов, а также холодными гиперзасушливыми условиями, которые начались примерно 3 миллиарда лет назад. Напротив, более глубокий слой базальта под осадками сформировался намного раньше, примерно 3,6 миллиарда лет назад, в гесперианский период, который характеризовался широко распространенной вулканической активностью.

Авторы предполагают, что промежуточный слой с низкими вулканическими скоростями мог состоять из осадочных отложений, зажатых между гесперскими и амазонскими базальтами или внутри самих амазонских базальтов. Эти результаты предоставляют первую возможность сравнить сейсмические наземные измерения неглубоких подповерхностных слоев с предыдущими прогнозами, основанными на орбитальном геологическом картировании. Перед посадкой зонда доктор Кнапмайер-Эндран уже разработал модели скоростной структуры неглубоких подповерхностных слоев в месте посадки InSight на основе наземных аналогов. Фактические измерения теперь указывают на наличие дополнительных слоев, а также на наличие более пористых пород в целом.

«Хотя результаты помогают лучше понять геологические процессы в Elysium Planitia, сравнение с моделями перед посадкой также полезно для будущих наземных миссий, поскольку оно может помочь уточнить прогнозы», – отметила Кнапмайер-Эндрун. Знание свойств неглубоких подповерхностных слоев необходимо, например, для оценки их несущей способности и проходимости для вездеходов. Кроме того, подробные сведения о слоистости неглубоких подповерхностных слоев помогают понять, где еще могут находиться грунтовые воды или лед. В рамках своего докторского исследования в Кельнском университете Себастьян Карраско продолжит анализ влияния неглубокой структуры Elysium Planitia на записи землетрясений.

Посадочный модуль InSight прибыл на Марс 26 ноября 2018 года, приземлившись в районе Elysium Planitia. Марс был целью многочисленных миссий по исследованию планет, но миссия InSight – первая, в которой конкретно измеряются недра с использованием сейсмических методов.

Источник: aboutspacejornal.net