Новые данные миссии NASA InSight раскрыли тайны марсианской почвы и её теплового потока

Миссия NASA InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy, and Heat Transport) совершила историческую посадку на Марсе 26 ноября 2018 года, став первой исследовательской станцией на поверхности для изучения недр Красной планеты. Одним из ключевых инструментов миссии является HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package), также известный как Martian Mole, разработанный Немецким аэрокосмическим центром (DLR). Этот инструмент был разработан для измерения теплового потока из глубины планеты в течение четырёх лет.

HP3 был разработан для проникновения на глубину до пяти метров под поверхность Марса, однако, к удивлению учёных, Mole столкнулся с трудностями и в конечном итоге оказался прямо под поверхностью. Несмотря на это, Mole собрал значительный объём данных о суточных и сезонных колебаниях под поверхностью, что позволило учёным из DLR получить новое представление о свойствах марсианской почвы.

Анализ данных, опубликованный в журнале Geophysical Research Letters, показал, что температура в верхних 40 см марсианской поверхности приводит к образованию соляных плёнок, которые затвердевают в почве. Тилман Спон, главный исследователь эксперимента HP3 в Институте планетарных исследований DLR, объяснил: «Чтобы получить представление о механических свойствах почвы, я люблю сравнивать её с флористической пеной, используемой для цветочных композиций. Это лёгкий, высокопористый материал, в котором образуются отверстия, когда в него вдавливают стебли растений».

Учёные обнаружили, что плотность верхних 30 см почвы сопоставима с базальтовым песком, что было неожиданным результатом. Под этим слоем плотность почвы сопоставима с уплотнённым песком и более грубыми фрагментами базальта.

Данные, полученные HP3, также позволили впервые оценить плотность марсианского грунта и измерить скорость переноса тепла в коре (температуропроводность) и теплопроводность. А также впервые зарегистрировать на Марсе колебания температуры в течение суточных циклов и сезонных колебаний. Средняя температура на глубине 40-сантиметрового термического зонда составила -56°C (217,5 Кельвина).

Учёные обнаружили, что марсианский грунт является отличным изолятором, значительно уменьшая большие перепады температур на небольших глубинах. Это влияет на различные физические свойства марсианского грунта, включая эластичность, теплопроводность, теплоёмкость, движение материала внутри него и скорость, с которой сейсмические волны могут проходить через него.

Кроме того, колебания температуры позволяют формировать солёные рассолы в течение 10 часов в день зимой и весной, что, вероятно, приводит к затвердеванию этого рассола и образованию слоя твёрдой корки под поверхностью. Эта информация может оказаться очень полезной для будущих миссий, которые будут исследовать Марс и пытаться узнать больше об истории Красной планеты.

Понимание геологической эволюции Марса и рассмотрение теорий о его центральной области являются важными целями миссии InSight. Учёные подозревают, что геологическая активность на Марсе в значительной степени прекратилась к концу Гесперианского периода (около 3 миллиардов лет назад), хотя есть свидетельства того, что лава всё ещё течет там сегодня. Вероятно, это было вызвано более быстрым охлаждением недр Марса из-за его меньшей массы и меньшего давления. Учёные предполагают, что это привело к тому, что внешнее ядро Марса затвердело, а его внутреннее ядро стало жидким, хотя это остаётся открытым вопросом.

Данные, полученные из недр, могут быть неотъемлемой частью понимания геологической эволюции Марса и рассмотрения теорий о его формировании.