6 Minutės
Nauja seisminė analizė atskleidžia giliai po Marsu išsaugotus plutos fragmentus
Nauja Marso seisminė studija rodo, kad planetos mantijoje yra dideli, sudėtimi išskirtiniai senos plutos gabalai — užšalę reliktai iš audringos planetos jaunystės. Analizuodami akustines bangas, kurias NASA InSight zondas įrašė 2018–2022 m., tyrėjai atkūrė medžiagos pasiskirstymą ir pobūdį tarp Marso paviršiaus plutos ir metalinio branduolio. Rezultatai rodo, kad Marsas išsaugojo ankstyvos plutos dalis kaip vientisus blokus, siekiančius kelis kilometrus skersmens, kas atspindi smurtinius ankstyvuosius smūgius ir greitą aušinimą — ryškų kontrastą su Žemės nuolat perdirbamu vidumi.
Seisminiai metodai ir misijos kontekstas
NASA InSight nusileidimo aparatas nešė itin jautrų seismometrą, skirtą fiksuoti marsquakes ir smūgių aidus. Seisminės bangos, sukeliamas tokiais įvykiais, keliauja per planetą ir keičiasi pagal praeinančias medžiagas: jų greitis, slopinimas ir atspindžių modeliai priklauso nuo sudėties, temperatūros ir fizinės būklės. Tai paverčia seisminę stebėseną praktišku „akustiniu rentgeno“ metodu planetos vidiniams sluoksniams tirti.
Vadovaujami Constantinos Charalambous iš Imperial College London, tyrėjų komanda sutelkė dėmesį į aštuonis ypač aiškius seisminius įvykius iš InSight archyvo, kad žemėlapiuotų mažo masto variacijas Marso mantijoje. Naudodami bangų sklidimo modelius jie identifikavo anomalines zonas, atitinkančias diferencijuotos plutos medžiagos diskrečius fragmentus, išsaugotus mantijoje. Kai kurios iš šių heterogeniškų zonų pasiekia iki 4 kilometrų (maždaug 2,5 mylios) skersmens, o netoliese aptinkami mažesni fragmentų klasteriai.
Ką šie gabalai pasako apie ankstyvą Saulės sistemos smurtą
Išsaugotų plutos blokų buvimas reiškia, kad Marsas patyrė galingus susidūrimus ir greitus išlydymo epizodus savo ankstyvoje istorijoje. Per pirmuosius ~100 milijonų metų po susiformavimo vidinę Saulės sistemos dalį dominavo dažni ir dideli smūgiai. Tokie susidūrimai galėjo suformuoti regioninius ar net globalius magma vandenynus, ištirpindami ir perdirbdami paviršinius sluoksnius. Kai magma vandenynai atvėsdavo ir kristalizuodavosi, cheminė ir mineralinė diferenciacija sukurdavo skirtingus uolienų tipus. Vėlesni smūgiai ir plutos atsinaujinimas galėjo užkasti ir užaštrinti šiuos blokus į seklųją mantiją.
„Šie milžiniški susidūrimai išlaisvino pakankamai energijos, kad ištirpintų dideles jaunų planetų dalis į plačius magma vandenynus,“ sakė Charalambous. „Kai tie magma vandenynai atvėso ir kristalizavosi, jie paliko sudėtimi išskirtinius medžiagos gabalus — ir mes manome, kad tai dabar aptinkame giliai Marse.“ Šie rezultatai sustiprina požiūrį, kad Marso ankstyvoji geologinė raida apėmė intensyvų bombardavimą, panašų į įvykius, kurių metu, manoma, susiformavo Žemės Mėnulis.
Pasekmės planetų evoliucijai ir gyvybingumui
Marsas nuo Žemės skiriasi keliais svarbiais aspektais, kurie lemia senų struktūrų išsaugojimą. Skirtingai nei Žemė, Marsas turi vientisą plutą, dažnai apibūdinamą kaip „stagnuojanti plokštė“ (stagnant lid), o ne judrių tektoninių plokščių sistemą. Marsas taip pat neturi ilgalaikio planetos masto magnetinio lauko, kurį Žemėje laiko gausus branduolio konvekcinis judėjimas. Šie veiksniai lemia lėtą vidaus maišymą: be aktyvios plokščių tektonikos ir intensyvios mantijos konvekcijos ankstyvai susiformavusios heterogenybės gali išlikti milijardus metų.
Išsiaiškinta išsaugota mantijos heterogeniškumas Marse suteikia beprecedentį langą į kietų planetų termocheminę evoliuciją stagnuojančios plutos režime. Tai leidžia tiesioginį palyginimą su Žeme, kur plokščių tektonika ir mantijos maišymas nuolat permaišo ir naikina daugelį ankstyviausių geologinių įrašų. Šių išsaugotų struktūrų supratimas gali pagerinti modelius apie šilumos išsisklaidymą, lakiųjų medžiagų pasiskirstymą, plutos formavimąsi ir sąlygas, turinčias įtakos ilgalaikei kietų planetų gyvybingumui.
.avif)
Lyginamoji planetologija: Merkurijus, Venera ir Žemė
Kadangi Žemė yra unikali tarp uolinių planetų dėl savo plokštės tektonikos, Marso geologinis įrašas padeda užpildyti spragas kitų stagnuojančios plutos pasaulių, tokių kaip Merkurijus ir Venera, supratime. Jeigu ankstyvieji plutos fragmentai gali išlikti nepakitę Marse, panašus išsaugojimas galimas ir Merkurijuje ar Veneroje — jei vėlesnis paviršiaus atnaujinimas ar vulkaninė veikla nepašalino pėdsakų. Šie kontrastai patikslina prognozes apie tai, kaip uolinės planetos aušta ir vystosi tiek Saulės sistemoje, tiek egzoplanetų sistemose.
Ekspertų įžvalga
Dr. Elena Ruiz, planetų geofizikė universiteto tyrimų centre (komentaras pateiktas kontekstui): „InSight seismikos duomenys pakeitė mūsų požiūrį į Marsą — iš iš pažiūros geologiškai statiškos kūno į planetą su niuansuota, išsaugota istorija. Kilometrinio masto plutos fragmentų identifikavimas mantijoje patvirtina, kad Marso vidus išlaikė ankstyvos diferenciacijos produktus. Tas išsaugojimas yra galingas įrankis: šie fragmentai veikia kaip laiko kapsulės, leidžiančios tirti sąlygas planetų akrecijos, milžiniškų susidūrimų ir magma vandenynų kristalizacijos metu. Būsimų misijų, kurios praplėstų seisminius matavimus ar grąžintų mėginius, susietus su šiomis giliomis struktūromis, rezultatai dar labiau patikslins mūsų planetų evoliucijos ir gyvybingumo modelius.“
Ateities perspektyvos ir technologijos
Šis tyrimas pabrėžia ilgalaikės seismologijos svarbą kitose planetose. Daugiau seismometrų, paskirstytų Marse, pagerintų mantijos tomografinį vaizdavimą ir leistų atskirti konkuruojančius plutos–mantijos maišymo modelius. Papildomos priemonės — aukštos raiškos gravitacijos žemėlapiai, elektromagnetinis garso tyrimas ir tikslingas mėginių parvežimas — galėtų patvirtinti seismines interpretacijas bei suteikti mineraloginio ir geocheminio konteksto.
Technologiniai patobulinimai mažo triukšmo seismometrijoje, įvykių aptikimo algoritmuose ir 3D seisminės inversijos srityse yra kritiškai svarbūs šiems tolimesniems žingsniams. Lyginamosios planetologijos tikslais misijos į Venerą ir Merkurijų, kurios įtrauktų seismometrus ar geodetinius prietaisus, būtų ypač vertingos tikrinant, ar išsaugota mantijos heterogeniškumas yra įprastas stagnuojančios plutos uoliniams pasauliams.
Išvados
NASA InSight seisminiai duomenys atskleidžia, kad Marso mantijoje yra dideli, sudėtimi išskirtiniai senos plutos fragmentai, išsaugoti nuo planetos susiformavimo prieš ~4,5 milijardo metų. Šios „gabalėtos“ heterogeniškumo savybės rodo ankstyvą intensyvių susidūrimų, magma vandenynų kristalizacijos ir vėlesnio užklojimo epochą — procesus, kuriuos Marsas išsaugojo dėl savo stagnuojančios plutos tektonikos ir riboto vidaus maišymo. Šis atradimas suteikia retą tiesioginį ankstyvos planetų diferenciacijos įrašą ir svarbių palyginamųjų duomenų, padedančių suprasti, kaip uolinės planetos vėsta, vystosi ir sudaro sąlygas, galinčias daryti įtaką gyvybingumui visoje Saulės sistemoje ir už jos ribų.
Šaltinis: science
Komentarai