Редкий действующий вулкан на Марсе может заставлять его вращаться быстрее

Фото из открытых источников

Данные миссии NASA InSight свидетельствуют о том, что регион Тарсис на Красной планете более активен, чем считалось ранее, и, возможно, именно поэтому Марс со временем вращается быстрее.

Учёные знают, что Марс вращается немного быстрее каждый год, но причина этого оставалась загадкой. Теперь новое исследование, опубликованное в журнале Journal of Geophysical Research: Planets, предполагает, что причина может кроться глубоко под землёй, где под корой Красной планеты может подниматься огромный шлейф плавучих горных пород.

Этот странный шлейф может помочь объяснить не только более быстрое вращение Марса, но и то, как планета удерживает геологическое тепло гораздо дольше, чем ожидалось, — заставляя ученых переосмыслить механизмы охлаждения и гибели небольших каменистых миров.

«Поверхность Марса настолько древняя и демонстрирует все эти сложные, но в значительной степени недостаточно изученные процессы, которые, я думаю, мы сможем начать разгадывать, объединив изучение внутренней структуры с изучением поверхности», — сказал соавтор исследования Барт Рут из Делфтского технологического университета в Нидерландах и первый автор исследования. «Понимание Марса поможет понять нашу солнечную систему, поскольку его история зародилась на красной почве».

На Марсе находятся одни из самых больших вулканов и гор в Солнечной системе. Это объясняется тем, что, в отличие от Земли, на Марсе, по-видимому, отсутствует тектоника плит — движение тектонических плит, которое является движущей силой большей части вулканической активности нашей планеты. Вместо этого лава из древних действующих вулканов Марса просто лежит там, накапливаясь и со временем образуя гораздо более крупные структуры. Это привело к формированию вулканической провинции Тарсис — региона, усеянного вулканами, который простирается на 6000 километров по поверхности планеты.

В 2018 году НАСА отправило на Красную планету посадочный аппарат InSight, чтобы лучше понять внутреннее строение планеты, что, в свою очередь, может помочь узнать больше о её вулканах. В течение многих лет посадочный аппарат изучал внутреннее строение Марса, предоставляя учёным прямую оценку толщины коры.

Используя данные с прибора InSight, Рут и его команда провели компьютерное моделирование, чтобы проверить, какие структуры могут объяснить, почему вулканический регион доминирует на одной стороне Марса. Эти модели указали на шлейф необычно легкого материала — так называемую «аномалию отрицательной массы», или нечто менее плотное, чем окружающая его порода, — в мантии под регионом Тарсис.

По мнению исследователей, эта аномалия может объяснить, как регион Тарсис стал таким большим и изобилующим вулканами.

«Отрицательная или маломассивная аномалия будет двигаться вверх и ударяться о литосферу Марса, образуя расплавленные очаги, которые потенциально могут проникнуть в кору и извергнуться в виде вулканов», — сказал Рут. (Литосфера представляет собой единую жесткую внешнюю оболочку толщиной приблизительно 500 км) .

Затем исследователи задались вопросом, может ли этот же скрытый шлейф вещества объяснить странную скорость вращения Марса. Более ранние измерения, сравнивающие данные с посадочных аппаратов Viking, исследовавших Марс в 1970-х годах, с данными InSight, показали, что марсианские сутки сокращаются примерно на 70 микросекунд в год. Это означает, что планета вращается немного быстрее с течением времени.

Рут и его команда использовали свои симуляции, чтобы рассчитать, может ли этот менее плотный материал под Тарсисом переместить массу внутри Марса настолько, чтобы повлиять на вращение планеты.

«С помощью простых приблизительных расчетов мы можем объяснить порядок величины наблюдаемого ускорения», — сказал Рут. «Конечно, для более точной связи потребуется более сложное моделирование».

Рут сравнил этот процесс с вращением человека в офисном кресле, держа в руках тяжелые книги. Если книги притягиваются к себе, вращение ускоряется. Возможно, на Марсе происходит нечто подобное с этим менее плотным материалом.

«Отрицательная масса, движущаяся вверх, означает, что нечто более тяжелое должно опуститься вниз, а поскольку аномалия массы расположена на экваторе Марса, это означает, что более тяжелая масса приближается к оси вращения, следовательно, происходит ускорение», — сказал Рут.

Помимо того, что эти модели могут стать решением некоторых из самых больших загадок Марса, они также могут помочь ученым лучше понять, как каменистые планеты остывают и в конечном итоге умирают. Марс намного меньше Земли, поэтому исследователи долгое время предполагали, что он относительно быстро теряет внутреннее тепло. Но если у Красной планеты все еще достаточно энергии для движения глубинной мантии, это говорит о том, что меньшие по размеру миры могут оставаться активными дольше, чем ожидалось.

«Мне бы очень хотелось показать, что Марс гораздо интереснее, чем считалось ранее», — сказал Рут.