Падение метеоритов на Марс может раскрыть его секреты

Изучите практически любое внеземное тело в Солнечной системе, и вы обнаружите, что у всех них есть одно общее: долгая история столкновений. Будь то Луна, Меркурий, Марс или практически все ледяные луны внешней Солнечной системы, поверхность этих объектов испещрена кратерами. Эти кратеры рассказывают историю об эволюции этих тел и видах сил, которые их сформировали. Теперь группа исследователей во главе с Университетом Брауна определила, что кратеры можно использовать для определения состава подповерхности тела.

Команду возглавила Александра Соколовска из Имперского колледжа Лондона. К ней присоединились профессор Гарет С. Коллинз также из Имперского колледжа, Ингрид Дж. Добар из Университета Брауна, и Мартин Ютци из Университета Берна. Их исследование было опубликовано в журнале Journal of Geophysical Research: Planets. 

Десятилетиями ученые изучали размер и форму кратеров на внеземных телах, чтобы узнать, что находится под поверхностью. Согласно исследованию Соколовской, слои горных пород и другие выбросы, произведенные ударом, могут различаться по размеру в зависимости от состава материалов под точкой удара. Несколько факторов играют роль в изменении характеристик кратера, включая прочность подповерхностного материала и его пористость. Это позволяет ученым изучать планетарные недра с орбиты без необходимости приземляться и брать образцы бурения.

Эта техника может позволить ученым обнаружить участки подповерхностного льда на Марсе и других телах на основе данных, собранных орбитальными миссиями. Как Соколовска указала в пресс-релизе Университета Брауна: «Исторически исследователи использовали размер и форму ударных кратеров для определения свойств материалов под поверхностью. Но мы показываем, что размер слоя выброса вокруг кратера также чувствителен к свойствам под поверхностью. Это дает нам новый наблюдаемый на поверхности параметр, который поможет ограничить материалы, присутствующие под землей».

Для своего исследования Соколовска и ее коллеги стремились определить, могут ли выбросы кратеров предоставить другой источник информации. Это состояло из запущенных моделей, совместно разработанных Коллинзом, которые имитируют физику планетарных ударов. Моделирование также позволило им варьировать характеристики материалов под поверхностью (одиночные, слоистые, смешанные) и сами материалы (корневые породы, осадки, рыхлые породы со льдом, твердый ледниковый лед). Моделирование показало, что эти характеристики создали широкий спектр моделей выбросов.

Затем команда проверила свои результаты, изучив два свежих ударных кратера на Марсе, которые, как уже было известно, образовались над коренной породой и подповерхностным льдом. Поскольку выброшенные материалы были молодыми, они еще не сильно разрушились, что позволило легко измерить их расстояние от места удара. Они обнаружили, что рисунок выброса над местом коренной породы был намного больше, чем над подповерхностным льдом. Это соответствовало прогнозам модели, подтверждая, что различия в радиусе выброса отражают свойства подповерхности. 

«Различия в радиусе выброса могут быть довольно большими, и мы прогнозируем, что их можно будет измерить с орбиты с помощью камеры HiRISE на борту Mars Reconnaissance Orbiter», — сказала Соколовска. «После того, как метод будет тщательно протестирован, он может стать многообещающим новым инструментом для исследования свойств подповерхности».

Команда указывает, что этот метод может быть полезен для текущих и будущих миссий, поскольку они продолжают исследовать Марс в поисках подсказок о его прошлом и о том, где когда-нибудь могут приземлиться пилотируемые миссии. Однако выводы команды имеют применение в изучении других астрономических тел в Солнечной системе. Сюда входит двойная астероидная система Дидим, с которой космический аппарат Hera ЕКА встретится в феврале 2026 года. В сентябре 2022 года в рамках испытания NASA Double Asteroid Redirect Test (DART) было проведено первое кинетическое испытание на столкновение с Диморфосом, небольшим спутником, вращающимся вокруг Дидимоса.

Когда он прибудет, Hera изучит кратер, образовавшийся в результате удара, чтобы узнать больше о внутренней части астероида. Соколовска сказала, что изучение модели выброса может помочь в достижении этой цели: «Наша работа предполагает, что выброс, который не вырвался из астероида и покрыл его поверхность, может содержать ценную информацию о внутренней части астероида».