Что нового обнаружила на Марсе миссия InSight

В НАСА официально объявили о завершении работы аппарата InSight, который в течение четырех лет находился на поверхности Марса. За это время он собрал подробные сведения о внутреннем строении планеты, ее жидком ядре, остаточном магнитном поле, зафиксировал сотни марсотрясений.

InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) – первый в истории космонавтики роботизированный модуль, созданный специально для изучения геологии другой планеты. Основной его инструмент – сейсмометр SEIS, фиксирующий внутреннюю тектоническую активность и удары метеоритов.

На границах внутренних слоев породы с разной плотностью скорость сейсмических волн меняется, часть отражается и возвращается к поверхности. По этим данным можно составить представление о строении планеты.

Сейсмографы были на Марсе и раньше, но – на борту аппаратов, а значит, могли ошибочно регистрировать вибрацию корпуса или других приборов. Кроме того, они были чувствительны к ветру и деформировались от нагрева. SEIS разместили непосредственно на поверхности планеты и закрыли специальным кожухом.

Марс – живая планета

26 ноября 2018 года InSight совершил посадку на равнине Элизий, а в апреле 2019-го SEIS зафиксировал первое марсотрясение. К маю 2022-го он записал уже 1313 сейсмических событий. Большая часть – это поверхностные толчки, волны от которых распространялись только в марсианской коре. Но были и более глубинные, низкочастотные, по которым геофизики определили, где находятся мантия и ядро.

Раньше считалось, что вся внутренняя тектоническая активность на Марсе прекратилась три миллиарда лет назад и с тех пор там действовали лишь отдельные вулканы. Теперь выяснилось, что геологически это живая планета. В недрах продолжается тепловая и геохимическая эволюция вещества.

Это позволило понять природу пересекающих равнину Элизий в 1500 километрах от места посадки борозд Цербера. Изучив данные InSight, ученые пришли к выводу, что речь идет о трещинах растяжения в центральной части купола, образовавшегося над поднимающимся к поверхности мантийным плюмом – гигантской "каплей" расплавленного глубинного вещества.

Таким образом установили, что под равниной Элизий – самой молодой вулканической области Марса, где за последние 200 миллионов лет не раз происходили крупные извержения, до сих пор действует очаг магмообразования. Помимо чисто геологического интереса, это важно и для астробиологов, поскольку вероятность зарождения жизни на планете напрямую зависит от ее геодинамических систем.

Для уточнения фазового состояния вещества внутри Марса провели эксперимент под названием RISE (Rotation and Interior Structure). Приборы InSight фиксировали колебания оболочек планеты, связанные с движением вокруг Солнца, подобно тому, как по вращению яйца можно определить, сырое оно или вареное: чем меньше меняется скорость под воздействием внешних сил, тем более жидкое ядро.

На станции, которая оставалась на одном месте, находились средства радиосигнализации, позволяющие точно замерять орбитальные параметры. Рассчитав момент инерции планеты, ученые определили, что у Марса, как и у Земли, есть жидкое ядро диаметром около 3660 километров, состоящее в основном из железа и никеля. По сравнению с земным в нем больше легких элементов, таких как водород и сера.

Магнитный пульс Марса

Советские орбитальные аппараты серии "Марс" выявили у планеты магнитное поле примерно в 500 раз слабее земного. И оно крайне неустойчиво, локальная напряженность может различаться в 1,5-2 раза, а магнитные полюса не совпадают с физическими.

Это свидетельствовало о том, что железное ядро малоподвижно относительно коры, то есть механизм планетарного динамо, как на Земле, на Марсе не работает. Поэтому марсианское магнитное поле считали остаточным – частично сохранившимся в намагниченности пород с тех времен, когда недра были более активными.

InSight – первый посадочный аппарат с магнитным датчиком. И тут он тоже преподнес сюрприз. Оказалось, что магнитное поле на порядок сильнее, чем думали, и постоянно меняется. С сентября 2019 года приборы несколько раз регистрировали странные магнитные импульсы и колебания напряженности.

В НАСА отмечают, что пока трудно сказать, что вызывает флуктуации локального магнитного поля на Марсе. Еще предстоит сопоставить данные InSight и автоматической межпланетной станции MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution), которая наблюдает за атмосферой над местом посадки. Предполагают, что положительные аномалии магнитного поля связаны либо с близлежащим массивом более древних пород, либо с находящимся под поверхностью электропроводящим слоем, содержащим воду или твердые частицы льда.

Также выяснилось, что некоторые колебания повторяются каждые сутки. Возможно, на марсианское магнитное поле влияет Солнце, которое выбрасывает потоки заряженных частиц – солнечный ветер. На Марсе, в отличие от Земли, нет глобального магнитного поля, и он достигает поверхности.

Враг номер один – марсианская пыль

Было заранее понятно, что главный фактор, ограничивающий ресурс аппарата, – марсианская пыль, оседающая на солнечных панелях. Система очистки слишком утяжелила бы конструкцию. Полагали, что плановый срок в два года InSight отработает и так.

Проблемы возникли в апреле 2021-го. После очередной пыльной бури аппарат впал в аварийную спячку. В мае команда предприняла ряд действий для очистки панелей, и InSight возобновил работу.

В январе 2022-го аппарат снова перешел в безопасный режим из-за пыльной бури. Большинство функций отключили.

В воскресенье 18 декабря связь со станцией прервалась. На следующий день в НАСА сообщили, что SEIS разрядился. Завершение миссии отметили прощальным фото, на котором видны посадочный модуль с солнечными панелями, покрытыми плотным слоем пыли, и отдельно стоящий сейсмометр. Возможно, когда люди попадут на Марс, они очистят аппарат, и он снова заработает. Если попадут.