Согласно результатам, на Красной планете происходит от 180 до 260 столкновений с метеоритами в год, и эти объекты могут достигать размеров как минимум баскетбольных мячей, оставляя в земле кратеры размером в восемь метров (26 футов). В целом, частота столкновений в два-десять раз выше прогнозируемой, в зависимости от размера объекта столкновения.
Падения метеоритов на Марс происходят в 10 раз чаще, чем предполагалось ранее, согласно двум новым исследовательским работам, в которых описаны сейсмические ударные волны от этих столкновений, обнаруженные ныне неработающим посадочным модулем NASA Mars InSight, сообщалось 28 июня в журнале Science Advances.
Новые показатели ошеломляют. Согласно результатам, на Красной планете происходит от 180 до 260 столкновений в год, и эти объекты могут достигать размеров как минимум баскетбольных мячей, оставляя в земле кратеры размером в восемь метров (26 футов). В целом, частота столкновений в два-десять раз выше прогнозируемой, в зависимости от размера объекта столкновения. И некоторые из новых столкновений, обнаруженных InSight, были крупными: например, в одном из исследований сообщается о двух крупных столкновениях, которые произошли с интервалом в 97 дней и были достаточно значительными, чтобы каждое из них оставило кратер размером с футбольное поле.
«Мы ожидали, что столкновение такого масштаба будет происходить, может быть, раз в пару десятилетий, может быть, даже раз в жизни, но здесь у нас есть два таких события, произошедших с разницей чуть более 90 дней», — заявила Ингрид Даубер из Университета Брауна, которая возглавляла одно из исследований.
Даубер скептически относится к тому, что эти столкновения являются простым совпадением, и предполагает, что более вероятно, что частота столкновений с Марсом в целом просто выше, чем предполагали планетологи.
Художественное представление InSight на поверхности Марса, его сейсмометр, установленный на земле перед аппаратом. NASA/JPL–Caltech
В обоих исследованиях для обнаружения ударов использовался сейсмометрический прибор SEIS на InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport). InSight регистрировал сейсмические данные в течение четырех лет, в течение которых SEIS был активен на поверхности Марса (с декабря 2018 года по декабрь 2022 года). Вычленить сейсмическую ударную волну удара из всех других сейсмических движений в пределах Красной планеты непросто, поэтому команда Даубера сравнила сейсмические данные с изображениями, по-видимому, новых кратеров, которые были видны с орбиты марсианским разведывательным орбитальным аппаратом NASA (MRO), чтобы связать толчки с фактическими ударами.
На основе снимков MRO команда Даубера выявила восемь новых ударных кратеров, которые создали «марсотрясения», обнаруженные SEIS. Шесть из этих кратеров находились в районе места посадки InSight на равнине Элизий. Два более крупных удара, произошедших с интервалом в 97 дней, образовали кратеры, расположенные дальше. Эти два события являются крупнейшими новыми ударами, произошедшими на Марсе за всю историю наших роботизированных исследований Красной планеты.
Второе исследование, проведенное Натальей Войчицкой из Имперского колледжа Лондона, предполагает, что каждый год происходит от 280 до 360 ударов размером с баскетбольный мяч, основываясь исключительно на данных SEIS. Однако предполагаемая частота ударов в каждой статье, рассчитанная независимо друг от друга с использованием немного отличающихся методов, подтверждает друг друга, что добавляет достоверности результатам.
Некоторые из свежих ударных кратеров, обнаруженных аппаратом Mars Reconnaissance Orbiter после того, как они вызвали марсотрясения, зафиксированные сейсмометром InSight. NASA/JPL–Caltech/Университет Аризоны
Ученые должны вычислять возраст поверхности на основе того, сколько кратеров покрывают поверхности; чем больше кратеров, тем старше должна быть поверхность. Классический пример этого мы можем видеть на нашей Луне. Древние лунные возвышенности, которые примерно такие же старые, как и сама Луна, усеяны кратерами, тогда как лунное море, представляющее собой вулканические равнины, моложе на миллиард лет, имеет гораздо меньше кратеров.
Однако, чтобы датировать поверхности планет, необходимо, чтобы ученые имели точные данные о частоте столкновений, а новые данные с Марса показывают, что, возможно, у нас их нет. Если частота столкновений на Марсе выше, чем мы думали, то некоторые поверхности планет могут быть моложе, чем считалось ранее, поскольку они могли накопить свои кратеры за более короткий период времени.
«Используя сейсмические данные для лучшего понимания того, как часто метеориты попадают на Марс и как эти удары изменяют его поверхность, мы можем начать собирать воедино хронологию геологической истории и эволюции Красной планеты», — сказала Войчицка в своем заявлении. «Можно думать об этом как о своего рода «космических часах», которые помогут нам датировать марсианские поверхности и, возможно, в дальнейшем, другие планеты Солнечной системы».
Даубер идет дальше, утверждая, что более высокая частота столкновений не только «имеет последствия для возраста и эволюции поверхности Марса», но и что «это потребует от нас переосмысления некоторых моделей, которые научное сообщество использует для оценки возраста планетарных поверхностей во всей Солнечной системе».
Слабый сейсмический сигнал, обнаруженный прибором Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS) посадочного модуля, был зарегистрирован 6 апреля 2024 года, на 128-й марсианский день посадочного модуля, или сол. Это первое зарегистрированное дрожание, которое, по-видимому, исходит изнутри планеты, а не вызвано силами над поверхностью, такими как ветер. Ученые все еще изучают данные, чтобы определить точную причину сигнала.
«Первые показания InSight продолжают науку, которая началась с миссий NASA Apollo», — сказал Брюс Банердт, главный исследователь InSight из Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) в Пасадене, Калифорния. «До сих пор мы собирали фоновый шум, но это первое событие официально открывает новую область: марсианскую сейсмологию!»
Новое сейсмическое событие было слишком слабым, чтобы предоставить надежные данные о недрах Марса, что является одной из главных целей InSight. Марсианская поверхность чрезвычайно тихая, что позволяет SEIS, специально разработанному сейсмометру InSight, улавливать слабые гули. Напротив, поверхность Земли постоянно дрожит от сейсмического шума, создаваемого океанами и погодой.
«Марсианское событие 128-го сола является захватывающим, поскольку его масштаб и большая продолжительность соответствуют профилю лунотрясений, обнаруженных на поверхности Луны во время миссий «Аполлон»», — сказала Лори Глейз, директор Отдела планетарных наук в штаб-квартире NASA.
Астронавты NASA Apollo установили пять сейсмометров, которые зафиксировали тысячи землетрясений во время работы на Луне с 1969 по 1977 год, что выявило сейсмическую активность на Луне. Различные материалы могут изменять скорость сейсмических волн или отражать их, что позволяет ученым использовать эти волны для изучения внутренней части Луны и моделирования ее формирования.
Сейсмометр InSight, который посадочный модуль разместил на поверхности планеты 19 декабря 2018 года, позволит ученым собрать аналогичные данные о Марсе. Изучая глубокие недра Марса, они надеются узнать, как образовались другие каменистые миры, включая Землю и Луну.
Три других сейсмических сигнала произошли 14 марта (105-й сол), 10 апреля (132-й сол) и 11 апреля (133-й сол). Обнаруженные более чувствительными датчиками SEIS Very Broad Band, эти сигналы были даже слабее, чем событие 128-го сола, и более неоднозначны по происхождению. Команда продолжит изучать эти события, чтобы попытаться определить их причину.
Независимо от причины, сигнал 128-го сола является важной вехой для команды.
«Мы ждали такого сигнала месяцами», — сказал Филипп Лоньонне, руководитель группы SEIS в Институте физики земного шара в Париже (IPGP) во Франции. «Так волнительно наконец получить доказательство того, что Марс все еще сейсмически активен. Мы с нетерпением ждем возможности поделиться подробными результатами, как только у нас появится возможность их проанализировать».
Сейсмометр InSight на поверхности Марса: На этом изображении показан куполообразный ветровой и тепловой щит InSight, который закрывает его сейсмометр. Изображение было сделано на 110-й марсианский день, или сол, миссии. Сейсмометр называется Seismic Experiment for Interior Structure, или SEIS. NASA/JPL-Caltech
Большинство людей знакомы с землетрясениями на Земле, которые происходят в разломах, созданных движением тектонических плит. У Марса и Луны нет тектонических плит, но они все равно испытывают землетрясения — в их случае, вызванные непрерывным процессом охлаждения и сжатия, который создает напряжение. Это напряжение нарастает со временем, пока не станет достаточно сильным, чтобы сломать кору, вызывая землетрясение.
Обнаружение этих крошечных землетрясений потребовало огромного инженерного подвига. На Земле высококачественные сейсмометры часто запечатаны в подземных хранилищах, чтобы изолировать их от изменений температуры и погоды. Инструмент InSight имеет несколько гениальных изолирующих барьеров, включая крышку, созданную JPL под названием Wind and Thermal Shield, для защиты от экстремальных изменений температуры на планете и сильных ветров.
SEIS превзошел ожидания команды по своей чувствительности. Инструмент был предоставлен для InSight французским космическим агентством Centre National d’Etudes Spatiales (CNES), а эти первые сейсмические события были идентифицированы командой Marsquake Service InSight под руководством Швейцарского федерального технологического института.
«Мы очень рады этому первому достижению и с нетерпением ждем возможности провести множество подобных измерений с помощью SEIS в ближайшие годы», — сказал Чарльз Яна, менеджер по операциям миссии SEIS в CNES.
JPL управляет InSight для NASA’s Science Mission Directorate. InSight является частью программы Discovery NASA, которой управляет Marshall Space Flight Center в Хантсвилле, штат Алабама. Lockheed Martin Space в Денвере построила космический корабль InSight, включая его перелетный блок и посадочный модуль, и поддерживает операции с космическими аппаратами для миссии.
Ряд европейских партнеров, включая CNES и Германский аэрокосмический центр (DLR), поддерживают миссию InSight. CNES предоставил NASA прибор SEIS, а главным исследователем является IPGP. Значительный вклад в SEIS внесли IPGP; Институт Макса Планка по исследованию солнечной системы в Германии; Швейцарский федеральный технологический институт (ETH Zurich) в Швейцарии; Имперский колледж Лондона и Оксфордский университет в Соединенном Королевстве; и JPL. DLR предоставил прибор Heat Flow and Physical Properties Package ( HP 3 ), значительный вклад внесли Центр космических исследований Польской академии наук и Astronika в Польше. Испанский Centro de Astrobiología поставил датчики температуры и ветра.