Разница в 400 градусов: почему недра Марса оказались на юге горячее, чем на севере

Анализ данных радиослежения за тремя космическими аппаратами выявил значительную неоднородность мантии Марса по линии север — юг. Компьютерное моделирование показало, что породы под южным полушарием горячее северных примерно на 200-400 °C. Работа объясняет причины разного рельефа и сейсмической активности планеты, но не доказывает наличие сплошного слоя расплава в недрах.

В этом материале:

Метод гравитационной томографии

В основе исследования лежит анализ данных радиослежения за аппаратами Mars Global Surveyor, Mars Odyssey и Mars Reconnaissance Orbiter. Ученые использовали массив данных, собранный за 16 лет. Метод опирается на физический процесс деформации недр Марса под воздействием приливных сил Солнца.

Эти силы вызывают колебания гравитационного поля планеты, которые фиксируются по изменению траекторий орбитальных аппаратов. Если бы внутреннее строение Марса было однородным, сигнал был бы предсказуемым. Однако фактические данные по некоторым компонентам сигнала отклонились от расчетных значений на 300%. Такая разница позволила исследователям создать модель внутреннего устройства планеты, используя данные как своего рода томографический снимок.

«Изменение гравитационного поля в ответ на приливные силы зависит от вязкости и плотности внутренних слоев. Чем сильнее сигнал отклоняется от модели однородного тела, тем более выражены внутренние неоднородности состава или температуры», — отметил астрофизик Алексей Руднев.

Различия в строении мантии

Для интерпретации сигнала авторы построили компьютерные модели мантии. Сравнение расчетных данных с наблюдениями показало, что основная неоднородность распределена между северным и южным полушариями. Мантия под северными равнинами оказалась более жесткой, в то время как под южными возвышенностями она более мягкая.

Поскольку речь идет о медленных сезонных деформациях, свойства пород в таких условиях напрямую зависят от температуры. Расчеты подтвердили, что разница в «мягкости» пород соответствует температурному разрыву в 200-400 °C в пользу южного полушария.

Данные показывают, что дихотомия Марса — это не только особенность поверхности, но и глубокий структурный разрыв, затрагивающий мантию.

Причины тепловой аномалии

Авторы исследования предлагают несколько версий возникновения температурного перекоса. Одна из них заключается в разной толщине коры: под более массивным южным слоем тепло могло сохраняться дольше. Другой фактор — подъем горячего вещества из глубоких слоев мантии к поверхности южного полушария.

Также не исключается влияние событий ранней истории планеты, включая гигантское столкновение с другим крупным объектом. Вероятно, итоговый результат стал следствием комбинации этих процессов. Выводы работы согласуются с данными сейсмических датчиков: волны марсотрясений в южных районах затухают быстрее, что характерно для более горячих пород.

Границы выводов

Несмотря на выявленную «мягкость» мантии, это не означает, что под южной корой находится жидкий океан магмы. Исследование фиксирует температурную разницу, но не доказывает наличие постоянного слоя расплава. Ученые лишь допускают, что на определенных глубинах могут существовать локальные участки частичного плавления.

Результат получен с помощью компьютерного моделирования на основе косвенных гравитационных данных. Это позволяет восстановить общую картину распределения тепла, но не дает возможности точно картировать каждый локальный очаг.

Работа, опубликованная в журнале Nature, уточняет понимание эволюции Марса и подтверждает, что внутренние процессы планеты остаются активными и неоднородными. Для окончательного подтверждения природы аномалии потребуются данные более точных сейсмических измерений в разных точках южного полушария.

Ежедневно — 24 истории о научных открытиях
Все они в наших соцсетях, подпишись

Автор Светлана Ёлкина

марс

космос