Марсотрясения от метеоритов происходят глубже, чем ожидалось

Фото из открытых источников

С помощью искусственного интеллекта ученые обнаружили новый кратер, образовавшийся в результате удара, который затронул материал на глубине до мантии Красной планеты.

Метеороиды, падающие на Марс, производят сейсмические сигналы, которые могут проникать глубже в планету, чем считалось ранее. Это открытие описывается в новых статьях, сравнивающих данные о марсотрясениях, собранные посадочным модулем InSight НАСА, с ударными кратерами, обнаруженными Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) агентства.

В статьях, опубликованных в Geophysical Research Letters (GRL), рассказывается о том, как ученые продолжают учиться у InSight , который NASA вывело из эксплуатации в 2022 году после успешной расширенной миссии. InSight установил первый сейсмометр на Марсе, зафиксировав более 1300 марсотрясений, которые возникают в результате сотрясений глубоко внутри планеты (вызванных растрескиванием горных пород под воздействием тепла и давления) и ударов космических камней о поверхность.

Наблюдая за тем, как сейсмические волны от этих землетрясений изменяются по мере своего прохождения через кору, мантию и ядро планеты, ученые получают возможность заглянуть во внутренние части Марса, а также лучше понять, как формируются все каменистые миры, включая Землю и ее Луну.

Исследователи в прошлом делали снимки новых ударных кратеров и находили сейсмические данные, которые соответствуют дате и месту образования кратеров. Но два новых исследования представляют собой первый случай, когда свежий удар был соотнесен с тряской, обнаруженной в Cerberus Fossae, особенно подверженном землетрясениям регионе Марса, который находится в 1640 километрах от InSight.

Диаметр кратера составляет 21,5 метра, и он находится гораздо дальше от InSight, чем ожидали ученые, основываясь на сейсмической энергии землетрясения. Марсианская кора обладает уникальными свойствами, которые, как считается, гасят сейсмические волны, возникающие при ударах, и анализ исследователями удара Cerberus Fossae привел их к выводу, что волны, которые он произвел, прошли более прямой путь через мантию планеты.

Теперь команде InSight придется пересмотреть свои модели состава и структуры недр Марса, чтобы объяснить, как сейсмические сигналы, генерируемые ударами, могут проникать так глубоко.

«Раньше мы думали, что энергия, обнаруженная в подавляющем большинстве сейсмических событий, застряла в марсианской коре», — сказал член команды InSight Константинос Хараламбус из Имперского колледжа Лондона. «Это открытие показывает более глубокий и быстрый путь — назовем его сейсмическим шоссе — через мантию, позволяя землетрясениям достигать более отдаленных регионов планеты».

Алгоритм машинного обучения, разработанный в Лаборатории реактивного движения NASA в Южной Калифорнии для обнаружения метеоритных ударов по Марсу, сыграл ключевую роль в обнаружении кратера Cerberus Fossae. За считанные часы инструмент искусственного интеллекта может просеять десятки тысяч черно-белых изображений, полученных камерой MRO Context Camera , обнаруживая зоны взрыва вокруг кратеров. Инструмент выбирает изображения-кандидаты для изучения учеными, имеющими опыт в определении того, какие тонкие окраски на Марсе заслуживают более детального изображения камерой MRO High-Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE).

«Если бы это делалось вручную, это заняло бы годы работы», — сказал член команды InSight Валентин Бикель из Бернского университета в Швейцарии. «Используя этот инструмент, мы перешли от десятков тысяч изображений к нескольким за считанные дни. Это не так хорошо, как человек, но это очень быстро».

Бикель и его коллеги искали кратеры в радиусе примерно 3000 километров от местоположения InSight, надеясь найти те, которые образовались во время записи сейсмометром посадочного модуля. Сравнивая изображения «до и после» с Context Camera за определенный промежуток времени, они обнаружили 123 свежих кратера для перекрестных ссылок с данными InSight; 49 из них потенциально совпадали с землетрясениями, обнаруженными сейсмометром посадочного модуля. Хараламбус и другие сейсмологи дополнительно отфильтровали этот пул, чтобы идентифицировать 21-метровый ударный кратер Cerberus Fossae.

Чем больше ученые изучают данные InSight, тем лучше они различают сигналы, возникающие внутри планеты, от сигналов, вызванных ударами метеоритов. Удар, обнаруженный в Cerberus Fossae, поможет им еще больше усовершенствовать то, как они различают эти сигналы.

«Мы думали, что Церберские бороздки производят множество высокочастотных сейсмических сигналов, связанных с внутренними землетрясениями, но это говорит о том, что часть активности исходит не оттуда, а может быть вызвана ударами», — сказал Хараламбус.

Результаты также подчеркивают, как исследователи используют ИИ для улучшения планетарной науки, лучше используя все данные, собранные миссиями NASA и ESA (Европейское космическое агентство). Помимо изучения марсианских кратеров, Бикель использовал ИИ для поиска оползней, пылевых вихрей и сезонных темных образований, которые появляются на крутых склонах, называемых полосами склонов или повторяющимися линиями склонов. Инструменты ИИ также использовались для поиска кратеров и оползней на Луне.

«Теперь у нас так много изображений с Луны и Марса, что обработка и анализ данных — это настоящая проблема», — сказал Бикель. «Мы наконец-то вступили в эпоху больших данных в планетной науке».