6 Minuten
Nauja seisminė analizė atskleidžia išsaugotas plutos dalis giliai po Marsu
Nauja seisminė Marso tyrimų analizė rodo, kad planetos mantijoje yra dideli, cheminiu požiūriu skirtingi senosios plutos fragmentai — sušalusios relikvijos iš audringos planetos jaunystės. Analizuodami akustines bangas, kurias NASA zondas InSight užfiksavo 2018–2022 m., mokslininkai atkūrė medžiagos pasiskirstymą ir savybes tarp Marso paviršinės plutos ir jo metalinio branduolio. Rezultatai rodo, kad Marsas išsaugo ankstyvosios plutos dalis kaip vientisus blokus, kurių dydis siekia kelis kilometrus, kas atspindi smarkius ankstyvuosius smūgius ir greitą aušimą — tai ryškiai skiriasi nuo Žemės nuolatos perdirbamos vidaus struktūros.
Seisminiai metodai ir misijos kontekstas
NASA InSight nusileidimo modulis Marsą aprūpino itin jautriu seismometru, skirtu fiksuoti marsožemius ir smūgius nuo asteroidų. Seisminės bangos, sukeliamos šių įvykių, keliauja per planetą ir keičiasi pagal medžiagas, kuriomis jos praeina: greitis, slopinimas ir atspindžių modeliai priklauso nuo sudėties, temperatūros ir fizinės būsenos. Dėl to seismika veikia kaip praktinis „akustinis rentgeno“ metodas planetų vidiniams sluoksniams tirti.
Vadovaujami Constantinos Charalambous iš Imperial College London, tyrėjai susitelkė į aštuonis ypač aiškius seisminius įvykius InSight įrašuose, kad žemėlapyje atskleistų mažo masto Marso mantijos variacijas. Naudodami bangų sklidimo modelius, jie identifikavo anomalijas, atitinkančias atskirus diferencijuotos plutos medžiagos fragmentus, išsaugotus mantijoje. Kai kurie iš šių heterogeniškumų yra dideli — iki 4 kilometrų skersmens (maždaug 2,5 mylios), su artimais mažesnių fragmentų klasteriais.
Ką šios dalys sako apie ankstyvąją Saulės sistemos smurtą
Išsaugotų plutos blokų buvimas reiškia, kad Marsas per savo ankstyvąją istoriją patyrė galingus susidūrimus ir greitus tirpimo epizodus. Per pirmuosius 100 milijonų metų po susidarymo vidinę Saulės sistemos dalį dominavo dažni ir dideli smūgiai. Tokie susidūrimai galėjo sukelti globalius ar regioninius magma vandenynus, ištirpdydami ir perdirbdami paviršinius uolienų sluoksnius. Kai magma vandenynai atvėsdavo ir sukrystalizuodavo, cheminė ir mineraloginė diferenciacija formavo skirtingų tipų uolienas. Vėlesni smūgiai ir plutos pertvarkymai galėjo užkasti ir sufirminuoti šiuos blokus į seklųją mantiją.
„Šie milžiniški smūgiai išlaisvino pakankamai energijos ištirpinti dideles jaunos planetos dalis iki plačių magma vandenynų“, – sakė Charalambous. „Kai tie magma vandenynai atvėso ir sukrystalizuodavo, jie paliko cheminiu požiūriu skirtingus medžiagos gabalus — ir mes manome, kad būtent juos dabar aptinkame giliau Marse.“ Šie rezultatai sustiprina požiūrį, kad ankstyvoji Marso geologinė evoliucija apėmė intensyvų bombardavimą, panašų į įvykius, manytus susijusius su Žemės Mėnulio susiformavimu.
Pasekmės planetų evoliucijai ir gyvybingumui
Marsas skiriasi nuo Žemės keliais svarbiais aspektais, lemiančiais senųjų struktūrų išsaugojimą. Skirtingai nei Žemė, Marsas turi vientisą plutos dangą, dažnai vadinamą „stagnuojančia kepure“, o ne judriomis tektoninėmis plokštėmis. Marsui taip pat trūksta pastovaus planetinio magnetinio lauko, kurį Žemėje palaiko intensyvi branduolio konvekcija. Šie veiksniai lemia lėtą vidinį maišymą: be aktyvios plokščių tektonikos ir greitos mantijos konvekcijos, ankstyviai susiformavę heterogeniškumai gali išlikti milijardus metų.
Atrasta išsaugota mantijos heterogeniškumo struktūra Marse suteikia unikalias galimybes nagrinėti akmeninės planetos termocheminę evoliuciją stagnuojančios kepurės režime. Tai leidžia tiesiogiai palyginti su Žeme, kur plokščių tektonika ir mantijos cirkuliacija nuolat permaišo ir naikina daug ankstyvojo geologinio įrašo. Šių išsaugotų struktūrų supratimas gali pagerinti modelius apie šilumos nuostolius, lakiųjų medžiagų pasiskirstymą, plutos formavimąsi ir sąlygas, darančias įtaką ilgalaikiam akmeninių pasaulių gyvybingumui.
.avif)
Lyginamoji planetologija: Merkurijus, Venera ir Žemė
Kadangi Žemė tarp akmeninių planetų išsiskiria plokščių tektonika, Marso įrašas padeda užpildyti spragas apie kitus stagnuojančios kepurės pasaulius, tokius kaip Merkurijus ir Venera. Jei ankstyvos plutos atkarpos gali išlikti nepažeistos Marse, panašus išsaugojimas gali egzistuoti ir Merkurijuje ar Veneroje — jei vėlesnis perkalibravimas ar vulkaninė veikla neištrynė šių įrašų. Šie skirtumai tikslina prognozes apie tai, kaip akmeninės planetos vėsta ir evoliucionuoja visoje Saulės sistemoje ir egzoplanetų sistemose.
Ekspertų įžvalga
Dr. Elena Ruiz, planetų geofizikė universiteto tyrimų centre (komentaras pateiktas kontekstui): „InSight seisminiai apribojimai pakeitė mūsų Marso vaizdą nuo geologiškai pasyvaus kūno iki planetos su niuansuota išsaugota istorija. Kilometrinio masto plutos fragmentų identifikavimas mantijoje patvirtina, kad Marso vidus išlaikė ankstyvos diferenciacijos produktus. Toks išsaugojimas yra galingas įrankis: šie fragmentai veikia kaip laiko kapsulės, leidžiančios tirti sąlygas planetos susikaupimo, milžiniškų smūgių ir magma vandenynų kristalizacijos metu. Ateities misijos, kurios išplės seisminį aprėptį ar parveš mėginius, susietus su šiomis giluminėmis struktūromis, patikslins mūsų modelius apie planetų evoliuciją ir gyvybingumą.“
Ateities perspektyvos ir technologijos
Tyrimas pabrėžia ilgalaikės seismologijos vertę kitose planetose. Daugiau seismometrų, išdėstytų Marse, pagerintų mantijos tomografinį vaizdavimą ir padėtų atskirti konkuruojančius plutos–mantijos maišymosi modelius. Papildomos priemonės — aukštos raiškos gravitacijos žemėlapiai, elektromagnetiniai tyrimai ir tikslinė mėginių parvežimo misija — galėtų patvirtinti seismines interpretacijas ir suteikti mineraloginį bei geocheminį kontekstą.
Technologiniai laimėjimai mažo triukšmo seismometrijoje, įvykių aptikimo algoritmuose ir 3D seisminės inversijos srityje yra kritiškai svarbūs šiems tolimesniems žingsniams. Lyginamosios planetologijos kontekste misijos į Venerą ir Merkurijų, įtraukiant seismometrus ar geodezinius instrumentus, būtų ypač vertingos tikrinant, ar išsaugotas mantijos heterogeniškumas yra dažnas tarp stagnuojančios kepurės planetų.
Išvada
Seisminiai duomenys iš NASA InSight misijos atskleidžia, kad Marso mantija talpina didelius, cheminiu požiūriu išsiskiriančius senosios plutos fragmentus, išsaugotus nuo planetos susiformavimo prieš 4,5 mlrd. metų. Šie „blokai“ rodo ankstyvą intensyvių smūgių, magma vandenynų kristalizacijos ir vėlesnio užkasimo epochą — procesus, kuriuos Marsas išlaikė dėl stagnuojančios kepurės tektonikos ir riboto vidinio maišymosi. Radinys suteikia retą tiesioginį ankstyvosios planetos diferenciacijos įrašą ir pateikia kertinius palyginimo duomenis, padedančius suprasti, kaip akmeninės planetos evoliucionuoja, vėsta ir formuoja sąlygas, galinčias paveikti gyvybingumą visoje Saulės sistemoje ir už jos ribų.
Quelle: science
Kommentare