Дрожь Марса: как выглядит марсотрясение

Впечатляющая анимация, опубликованная NASA несколько дней назад, показывает одну из моделей распространения сейсмических волн внутри Красной планеты. Благодаря изучению землетрясений ученые надеются проверить и уточнить существующие теории о внутреннем устройстве Марса.


Голубые линии — первичные волны, расходящиеся от удара метеорита или высвобождения напряжений в коре. Оранжевые — основной результат тектонического явления. Измеряя время между фиксацией каждого типа волн, геологи могут судить об удаленности эпицентра от точки наблюдения. Длинные красно-белые волны — переотражения от коры планеты.
Первый сейсмограф на другом небесном теле был размещен полвека назад астронавтами «Аполлона-11». С тех пор благодаря нему и аналогичным приборам в других точках Луны люди имеют достаточно полное представление об устройстве недр естественного спутника Земли. Эти инструменты настолько точны и чувствительны, что были способны зафиксировать ударные волны в грунте от столкновения с поверхностью не только 14-тонной третьей ступени ракеты «Сатурн-5», но и гораздо менее крупных метеоритов. В результате наблюдений почти сразу стало ясно, что тектонические (не обусловленные падением посторонних объектов), лунотрясения сильно отличаются от земных аналогов, в первую очередь по длительности, амплитуде волн и энергии.
С ноября 2018 года на поверхности Марса работает неподвижный зонд InSight. Он имеет на борту первый в истории исследования Красной планеты сейсмограф, расположенный на твердом грунте. Предыдущая попытка обнаружить тектонические явления на четвертой планете от Солнца считается частично провальной. «Викинг-1» не смог получить никаких данных из-за отказа оборудования, а «Викинг-2» не определил землетрясения, так как датчики были установлены на самой платформе, а она опиралась на грунт через амортизаторы. Зато зонды первых поколений установили, что масштабных тектонических явлений на Марсе не происходит, а также, что в конструкцию исследовательских аппаратов в дальнейшем нужно внести некоторые изменения. Эпохальное событие произошло 6 апреля 2019 года — InSight зафиксировал сигнал, который можно интерпретировать, как слабое марсотрясение. С тех пор были записаны волны от дюжины гораздо менее интенсивных событий.
На сегодняшний день полученные данные позволяют сделать первые выводы о внутренней структуре планеты и характере ее тектонических явлений. Марсотрясения по своей продолжительности лежат между земными и лунными аналогами и длятся от 10 до 20 минут. Марс чуть более активен, чем Луна, но, конечно же, по сравнению с Землей оба этих небесных тела сущие тихони. Также ученые обнаружили, что сейсмические волны на Красной планете переотражаются от коры гораздо сильнее, чем на Земле и это похоже на лунотрясения. Таким образом, можно предположить, что марсианская кора состоит из слоев сухих, прочных и растрескавшихся каменистых пород. С каждым новым пакетом данных от зонда модели строения Марса уточняются.
Обработкой всех первичных данных от сейсмографа InSight занимается Швейцарская высшая техническая школа Цюриха. В этом институте есть специальный стенд, на котором в масштабах целой комнаты можно сымитировать настоящее землетрясение. Благодаря этой установке ученые в земном масштабе наглядным образом сравнивают марсотрясения и лунотрясения с тектонической активностью, зафиксированной на нашей планете. Чтобы приравнять инопланетные толчки к привычным для людей, сигнал с Луны усиливается в миллион раз, а с Марса — еще на порядок больше. Таким образом получается наглядно понять различия в структуре небесных тел. Благодаря тому, что ученые точно знают, как сейсмические волны распространяются в различных породах, на основе этих данных появляется возможность строить достоверные модели недр Луны и Марса.
Человечеству еще предстоит узнать очень многое о внутреннем устройстве планет и их спутников. Но такие проекты, как InSight превосходят все самые смелые ожидания, несмотря на множество проблем. Например, обнаружился неожиданно высокий уровень шума в сигнале сейсмографа, обусловленный его чувствительностью — прибор реагирует даже на слабый ветерок в разреженной атмосфере Марса. Другая беда зонда, над разрешением которой интенсивно работают в Лаборатории реактивного движения НАСА (операторе миссии) заключается в застревании бура. Если его не удастся безопасно извлечь, значительная часть научной программы окажется под угрозой.