Space & Astronomy 4 септември 2025 · 0 коментара
Какво се крие под повърхността на Марс? Кредит за изображение: НАСА / JPL
Новите изследвания решиха една от най -дългогодишните мистерии за интериора на Червената планета.
Кевин Олсън и Mhairi Reid: Учените са открили, че Марс има вътрешна структура, подобна на тази на Земята. Резултатите от мисията за прозрение на НАСА предполагат, че Червената планета има плътно вътрешно ядро, заобиколено от течно външно ядро, което потенциално разрешава дългогодишна мистерия.
Констатациите, които са публикувани в природата, имат важно значение за нашето разбиране за това как се развиха Марс. Преди милиарди години планетата може да е имала по -дебела атмосфера, която позволява на течността на течната вода да тече по повърхността.
Тази по -дебела атмосфера може да е била поддържана на място от защитно магнитно поле, както едната земя. Въпреки това, на Марс липсва такова поле днес. Учените се зачудиха дали загубата на това магнитно поле доведе до това, че Червената планета загуби атмосферата си в космоса с течение на времето и превръщайки се в студената, суха пустиня, която е днес.
Ключово свойство на Земята е, че ядрото му има твърд център и течно външно ядро. Конвекцията в течния слой създава динамо, произвеждайки магнитното поле. Полето отклонява заредените частици, изхвърлени от слънцето, като им пречи да съблекат земната атмосфера във времето и да водят до обитаемите условия, които познаваме и се наслаждаваме.
От остатъчната магнетизация в коричката, ние смятаме, че Марс някога е имал магнитно поле, вероятно от основна структура, подобна на тази на Земята. Учените обаче смятат, че ядрото трябва да се охлади и спря да се движи в някакъв момент от своята история.
На повърхността на Марс има огромно количество доказателства, че течната вода веднъж тече, което предполага по -гостоприемни условия в миналото. Доказателствата се предлагат под много форми, включително сухи езерни легла с минерали, които се образуват под вода, или драматичните мрежи на долината, издълбани от реки и потоци. Днес обаче марсианската атмосфера е тънка и необходимото количество вода никъде не се намира.
Екипи, работещи със сеизмометри по прозрението на НАСА, Марс Ландър първо идентифицира ядрото на Марсиан и определи, че всъщност е все още течен. Сега новите резултати от Huixing BI, в Университета за наука и технологии на Китай в Хефей и колеги, показват, че може да има и твърд слой вътре в течното ядро.
Характерът на вътрешната структура на Марс е интригуваща загадка. Приличаше ли някога на Земята, с динамичен течен слой около твърд център? Или по -малкият размер на Марс предотврати подобна формация? Колко голяма трябва да бъде планетата, за да придобие защитата на магнитно поле, като Земята, и да подкрепи обитаем климат?
За да разберем какво се е случило, как Марс се е развил, днес трябва да разберем Марс. Тези въпроси за атмосферата, водата и ядрото на Марс мотивираха няколко мисии с висок профил на Марс. Докато ROVERS на НАСА Марс, дух, възможност, любопитство и постоянство са изучавали минералогията на повърхността, орбирът на Европейската космическа агенция проследява газовия орбитър, изучава водния цикъл, космическият кораб на НАСА Maven е изпратен да изучава атмосферната загуба на пространството, а Insight Lander е изпратен да изучава атмосферната активност.
През 2021 г. Саймън Сталер от ETH Цюрих в Швейцария и колеги публикува семинарен документ от мисията Insight. В него те представиха анализ на начина, по който сеизмичните вълни преминават през Марс от Марс Quakes в близост до прозрението, през мантията, през сърцевината, а след това отразявайки другата страна на планетата и достигнаха до прозрение.
Те откриха доказателства за ядрото за първи път и успяха да ограничат неговия размер и плътност. Те моделираха ядро с един течен слой, който беше по -голям и по -малко гъст от очаквания и без плътно вътрешно ядро. Размерът беше огромен, около половината от радиуса на Марс от 1800 км, а ниската плътност предполагаше, че е пълна с по -леки елементи. Светлинните елементи, като въглерод, сяра и водород, променят температурата на стопилката на ядрото и влияят върху това как може да кристализира с течение на времето, което прави по -вероятно да остане течен.
Твърдото вътрешно ядро (радиус от 610 км), открит от Huxing BI и колеги, е изключително значимо. Самото присъствие на солидно вътрешно ядро показва, че кристализацията и втвърдяването се осъществява, когато планетата се охлажда с течение на времето.
Основната структура прилича повече на Земята и следователно по -вероятно е да е произвела динамо в даден момент. На земята топлинната (топлина) се променя между плътното вътрешно ядро, течния слой и мантията, които задвижват конвекцията в течния слой и създават динамото, което води до магнитно поле. Този резултат прави по -вероятно динамото на Марс в миналото.
Тъй като Саймън Сталер и съавторите отчитат напълно течно ядро и Huxing BI и колеги, отчитащи солидно вътрешно ядро, може да изглежда, че ще има някакъв спор. Но това не е така. Това е отличен пример за напредък в събирането и анализа на научните данни.
Конкурентни модели на Марс
Insight кацна през ноември 2018 г. и последният му контакт със Земята се случи през декември 2022 г. Със публикуването на Stahler през 2021 г. има някои нови данни от Insight, които да разгледате. Моделът на Стелер е преработен през 2023 г. от Анри Самуил от The Universite Paris Cite и колегите му. Преработеният размер и плътност на ядрото спомогна за съгласуването на резултатите от прозрението с някои други доказателства.
В хартията на Стахлер солидното вътрешно ядро конкретно не се изключва. Авторите заявяват, че силата на сигнала на анализираните данни не е достатъчно силна, за да се използва за идентифициране на сеизмични вълни, пресичащи граница на вътрешната ядро. Това беше отлично първо измерване на сърцевината на Марс, но остави въпроса за допълнителни слоеве и структура отворени.
За последното проучване в природата учените постигнаха своя резултат чрез внимателен подбор от специфични видове сеизмични събития, на известно разстояние от прозрението. Те също така използват някои нови техники за анализ на данни, за да извлекат слаб сигнал от шума от инструмента.
Този резултат със сигурност ще има влияние в общността и ще бъде много интересно да се види дали допълнителни повторни анализи на поддръжката на данните за прозрение или отхвърляне на техния модел. Ще последва и задълбочено обсъждане на по -широкия геоложки контекст и дали моделът отговаря на други налични данни, които ограничават размера на сърцевината и прилягането на плътността.
Разбирането на вътрешната структура на планетите в нашата слънчева система е от решаващо значение за разработването на идеи за това как те се формират, растат и се развиват. Преди прозрението бяха изследвани модели за Марс, подобни на Земята, но със сигурност не бяха предпочитани.
Кевин Олсън, научен сътрудник на Uksa Mars, Катедра по физика, Университет в Оксфорд и Mhairi Reid, студент по DPHIL, Университет в Оксфорд
Тази статия е преиздадена от разговора под лиценз Creative Commons.
Прочетете оригиналната статия.
Източник: Разговорът | Коментари (0)