И на Марсе может здорово трясти

Землетрясение, зафиксированное на Марсе французским сейсмометром, разогревает интерес ученых к этой планете. Новые интересные результаты могут быть получены по результатам миссии «ЭкзоМарс», совместной программы Европейского космического агентства и «Роскосмоса»
И на Марсе может здорово трясти
Французский сейсмометр Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS) впервые зафиксировал землетрясение на Марсе
universetoday.com

Французский сейсмометр Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS) впервые зафиксировал землетрясение на Марсе. Об этом говорится в сообщении, опубликованном на сайте Французского центра космических исследований (CNES).

Сейсмометрический датчик был установлен на Марсе автоматической межпланетной станцией Mars InSight в декабре 2018 года. Как сообщили тогда в Национальном управлении США по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA), сейсмометр стал первым подобным прибором, установленным на поверхности другой планеты.

В CNES отметили, что «6 апреля 2019 года, в 128-й сол (сутки на Марсе, больше земных на 39,3 минут) миссии, был зарегистрирован слабый, но отчетливый сейсмический сигнал, аналогичный тем, что были отмечены на поверхности Луны во время миссии пилотируемых космических кораблей Apollo».

МАРС ЛЕ ГАЛЬ.png
Президент CNES Жан-Ив Ле Галль
spacenews.com

Президент CNES Жан-Ив Ле Галль, комментируя это событие, отметил: «Французский сейсмометр является краеугольным камнем сотрудничества в космической области между Францией и США. Несмотря на то что он только начал свою миссию, зафиксированное землетрясение уже стало первым успехом, который поможет нам узнать больше о Марсе».

По информации NASA, сейсмометр SEIS позволит ученым понять внутреннюю структуру Марса, изучив колебания грунта, или так называемые марсотрясения. Анализируя то, как сейсмические волны распространяются через оболочки Марса, исследователи надеются определить глубину и состав каждого из слоев. Прибор, измеряющий марсотрясения, был создан CNES при поддержке целого ряда мировых научных центров.

Российские ученые тоже участвуют в исследовании сейсмической активности других планет. Специалисты Института космических исследований РАН собираются изучать землетрясения на Марсе и Луне. Ближайшая возможность будет реализована в миссии «ЭкзоМарс-2020». Планируемая дата запуска — июль 2020 года.

magnifier.png Сейсмометр SEIS позволит понять внутреннюю структуру Марса, изучив колебания грунта, или так называемые марсотрясения. Анализируя то, как сейсмические волны распространяются через оболочки Марса, исследователи надеются определить глубину и состав каждого из слоев

«Российский сейсмометр СЭМ (сейсмометр для “ЭкзоМарса”; руководитель эксперимента — доктор физико-математических наук Анатолий Борисович Манукин) в настоящее время изготавливается в нашем институте, — рассказал “Стимулу” главный специалист отдела физики планет и малых тел Солнечной системы Института космических исследований РАН Константин Марченков. — Прибор СЭМ — это не только сейсмометр, но и гравиметр-наклономер. Летный (штатный) образец будет поставлен заказчику, госкорпорации “Роскосмос”, в этом году для последующей установки на посадочную платформу “ЭкзоМарс-2020”».

По словам ученого, точность измерений (чувствительность) прибора ожидается не хуже точности французского марсианского сейсмометра SEIS миссии InSight. «Проиллюстрировать это можно таким образом, — рассказывает Константин Марченков. — Представим себе абсолютно жесткий несгибаемый рельс длиной порядка десяти километров, на одном из концов которого расположен сейсмометр СЭМ. Тогда, если подложить под другой конец такого рельса человеческий волос, прибор СЭМ зарегистрирует изменение наклона рельса!»

Аналогичный прибор изготавливается и будет установлен на посадочный аппарат российской лунной миссии «Луна-27». Сроки запуска пока уточняются.

МАРС ПРИБОР.png
Макет российского сейсмометра СЭМ в транспортной оснастке. Летный образец в настоящее время изготавливается в Институте космических исследований РАН
ИКИ

 

Марсианское спокойствие

Крупные космические тела разогреваются при формировании, а затем постепенно остывают. В зависимости от наличия внутренних источников подогрева и размера через определенное время они охлаждаются настолько сильно, что в их недрах прекращаются значительные движения вещества, превращая их в геологически мертвые объекты. Ядро Земли по-прежнему горячее, и это поддерживает сейсмическую активность на поверхности, в то время как Луна и Марс намного более спокойны.

Марс и другие планеты довольно трудно изучать традиционными для Земли методами. Определение четких границ перехода между слоями мантии и коры сейсмическими волнами затруднено тем, что на других планетах нет возможности эти сейсмические волны вызвать и пронаблюдать во множестве точек одновременно. Приходится полагаться на падающие на поверхность планеты метеориты, удар которых вызывает сейсмические волны. Изучению строения Земли, кстати, способствовали многочисленные ядерные испытания в ходе холодной войны.

МАРС АППОЛО 11.png
Первый сейсмограф был установлен миссией «Аполлон-11», и по результатам его работы у Луны обнаружилось жидкое ядро, а также сейсмическая активность
NASA

Среди тел Солнечной системы, кроме нашей планеты, подробнее всего с точки зрения геофизики исследована Луна. В ходе лунных миссий на ней было размещено множество сейсмографов, а отсутствие атмосферы делает их работу максимально защищенной от помех. Первый сейсмограф был установлен миссией «Аполлон-11», и по результатам его работы у Луны обнаружилось жидкое ядро, а также сейсмическая активность. Начиная с «Аполлона-12» сейсмические исследования Луны проводятся непрерывно. Более того, ученые смогли самостоятельно вызвать сейсмические волны, «уронив» на наш спутник отработанный лунный модуль «Аполлона-12» на скорости 1,7 км/сек. После этого удара, сопоставимого со взрывом тонны тротила, Луну трясло целый час: оказалось, что сейсмические колебания на Луне затухают очень медленно. Это связывают с отсутствием слоев с жидкой водой, которые на Земле выступают в качестве демпфера для сейсмических колебаний.

magnifier.png Первый сейсмограф был установлен миссией «Аполлон-11», и по результатам его работы у Луны обнаружилось жидкое ядро, а также сейсмическая активность

Значительная часть сейсмических событий Луны вызвана ударами метеоритов, а также воздействием приливных сил со стороны Земли, но есть и события, которые, возможно, являются результатом сброса механического напряжения в лунной тверди. Луна медленно остывает, и процесс охлаждения приводит к появлению напряжений, поэтому подобных встрясок можно ожидать и на других планетах, даже если тектоники плит на них не наблюдается.

С сейсмическим исследованием других планет все обстоит намного хуже. Они гораздо дальше Луны, а условия работы на них куда как менее комфортны: например, Меркурий испытывает огромные суточные температурные перепады — 600 градусов.

Самая главная проблема Венеры — высокая температура, которая возникла в результате парникового эффекта. Недавно «Роскосмос» и NASA сформулировали научные задачи и определили комплекс научных приборов для изучения Венеры по проекту «Венера-Д» («Венера долгоживущая»). Эта сложная и беспрецедентная по научным задачам и составу аппаратов космическая миссия может быть запущена с космодрома Восточный с помощью ракеты «Ангара-5». Окна старта намечены на 2029 или 2031 год.

МАРС ВЕНЕРА Д.png
«Венера-Д» («Венера долгоживущая»)
laspace.ru

Самая удобная цель для геофизических и иных исследований — Марс. Изучение сейсмической активности на Марсе начались более сорока лет назад: на первой же исследовательской станции «Викинг-1», спускаемый аппарат которой шесть лет работал на планете, был установлен сейсмограф. И за год работы в ходе нескольких наблюдений среди сейсмограмм, связанных с ветром, шатающим аппарат, была выделена одна, которая точно соответствует самому настоящему марсотрясению.

Помимо сейсмических исследований внутреннее строение планет можно увидеть с помощью «рентгена» длинными радиоволнами. Точность таких измерений нельзя назвать высокой, но именно благодаря им в этом году аппарату MARSIS удалось открыть подледное озеро на Красной планете.

magnifier.png Крупнейший вулкан на Марсе (а также, по совместительству, самая высокая гора в Солнечной системе) — Олимп. Нигде в Солнечной системе не наблюдается столь высоких (26 км) и широких (более 500 км в поперечнике) вулканов

Теоретики предполагают, что в давние времена на Марсе было магнитное поле, а недавние исследования показывают, что и на Марсе плиты когда-то подвергались тектоническим сдвигам. Но планета остыла, вязкость мантии увеличилась, и движение плит практически прекратилось.

Крупнейший вулкан на Марсе (а также, по совместительству, самая высокая гора в Солнечной системе) — Олимп. Нигде в Солнечной системе не наблюдается столь высоких (26 км) и широких (более 500 км в поперечнике) вулканов. Он расположен на крупной марсианской вулканической провинции Фарсида, которая, скорее всего, образовалась над крупным мантийным плюмом. Активность этого вулкана прекратилась давным-давно. Но есть косвенные данные о том, что последние лавовые потоки на Олимпе произошли в пределах двух миллионов лет, что по геологическим масштабам совсем немного. Такой срок устанавливается по количеству метеоритных кратеров на поверхности застывших лавовых потоков. Во время извержений эта поверхность очищается. Но эти измерения косвенные, и всецело полагаться на них не стоит.

МАРС ОЛИМП.png
Крупнейший вулкан на Марсе (а также, по совместительству, самая высокая гора в Солнечной системе) — Олимп
NASA

 

Прорывной эксперимент

Как рассказал Константин Марченков, эксперимент, который будут ставить в рамках миссии «ЭкзоМарс» при помощи российского прибора СЭМ, является прорывным, поскольку на сегодняшний день, кроме Земли, только для Луны были получены сейсмические данные.

«Любая полученная в этом эксперименте информация будет иметь принципиальное значение для фундаментальной геофизики Марса и для планетных исследований в целом, — отметил исследователь. — Основная цель эксперимента — оценка сейсмичности Марса, его тектонической активности, получение сейсмических ограничений на модели внутреннего строения планеты. При определенных условиях возможно сейсмическое зондирование литосферы Марса».

Широкополосный сейсмометр-гравиметр-наклономер позволяет записать полный спектр сейсмических сигналов как от ожидаемых марсотрясений, вызванных охлаждением литосферы, так и от метеоритных ударов.

magnifier.png «Результаты эксперимента помогут уточнить модели внутреннего строения Марса и проверить гипотезу хондритового состава планет земной группы, а также оценить содержание воды в недрах планеты неоднородности недр, и, к примеру, локализовать мантийные плюмы»

Высокая чувствительность сейсмометра к низким частотам позволит регистрировать периоды собственных колебаний и поверхностные волны, генерируемые атмосферными процессами.

Результаты эксперимента помогут уточнить модели внутреннего строения Марса и проверить гипотезу хондритового состава планет земной группы, а также оценить содержание воды в недрах планеты.

Эти параметры накладывают сильные ограничения на геодинамическую эволюцию Марса и, таким образом, на возможность существования биосферы в прошлые эпохи.

«Интересно, что если бы удалось зарегистрировать один и тот же сейсмический сигнал разными сейсмометрами, расположенными на поверхности на расстоянии порядка тысячи километров друг от друга (сейсмометры SEIS миссии InSight и СЭМ миссии “ЭкзоМарс”), то возможно получение томографического объемного изображения недр Красной планеты, — говорит Константин Марченков. — Это позволило бы точно локализовать сейсмические события, увидеть неоднородности недр и, к примеру, локализовать мантийные плюмы».

Еще по теме