Jądro Marsa pokrywa coś, czego naukowcy się nie spodziewali. Nowe spojrzenie na Czerwoną Planetę

W tym artykule:

1. Dane z instrumentów lądownika
2. Rozchodzenie się fal sejsmicznych
3. Jądro Marsa mniejsze niż sądziliśmy
4. Pole magnetyczne Marsa

W 2021 roku ukazała się seria artykułów naukowych analizujących pierwsze dane z misji InSight. Czyli marsjańskiego lądownika, którego celem było zbadanie procesów geofizycznych zachodzących na naszej sąsiedniej planecie. Lądownik, który działał na Marsie w latach 2018–2022, był częścią programu NASA Discovery.

To seria stosunkowo niedrogich sond kosmicznych, pozwalających na zebranie wyjątkowo cennych i ukierunkowanych danych. Jednym z instrumentów na lądowniku InSight był współtworzony przez Niemiecką Agencję Kosmiczną oraz polskich naukowców i inżynierów (Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz Astronika) instrument HP3, popularnie zwany kretem.

Dane z instrumentów lądownika

Pierwsze dane pozyskane dzięki instrumentom InSight umożliwiły określenie wewnętrznej struktury Marsa. Jednak 18 września 2021 roku w Marsa uderzył meteoryt, co zarejestrował lądownik. Dane pozyskane dzięki temu zdarzeniu zakwestionowały pierwsze szacunki dotyczące wewnętrznej struktury Czerwonej Planety.

Badając czasy propagacji, czyli rozprzestrzeniania się fal generowanych przez to uderzenie, międzynarodowy zespół kierowany przez Henriego Samuela, badacza CNRS w Institut de Pysique duGlobe de Paris wykazał obecność u podstawy marsjańskiego płaszcza warstwy stopionego krzemianu, pokrywającej metaliczne jądro. Ten nowy model struktury, opublikowany 26 października 2023 r. w prestiżowym czasopiśmie „Nature”, jest – zdaniem autorów – nie tylko bardziej spójny i realistyczny w porównaniu ze wszystkimi dostępnymi danymi geofizycznymi. Lepiej także wyjaśnia ewolucję Marsa od czasu jego powstania.

Rozchodzenie się fal sejsmicznych

W szczególności stratyfikacja płaszcza marsjańskiego, czyli układanie się skał osadowych warstwami, wyjaśnia niezwykle powolną propagację fal powstałych w wyniku uderzenia meteorytu we wrześniu 2021 r. Co więcej, w przypadku kilku starszych zdarzeń sejsmicznych momenty przybycia fal mierzone na powierzchni Marsa są zgodne z odbiciami fal poprzecznych na szczycie stopionej warstwy. Ta znajduje się kilkadziesiąt kilometrów nad metalowym jądrem planety, a nie w jądrze, jak wcześniej założono.

Zdaniem badaczy właśnie ta warstwa płynnego krzemianu ma pomóc wyjaśnić obserwowaną trajektorię Fobosa, najbliższego księżyca Marsa. Górna i częściowo stopiona część warstwy podstawowej skutecznie rozprasza deformacje powstałe w wyniku przyciągania grawitacyjnego Fobosa. Natomiast stały płaszcz nad tą warstwą jest sztywniejszy i słabo tłumiący sejsmicznie. To właśnie sugeruje wykrycie na powierzchni Marsa fal związanych ze zdarzeniami sejsmicznymi o stosunkowo małej sile.

Jądro Marsa mniejsze niż sądziliśmy

Co więcej, według zespołu Henriego Samuela właśnie obecność tej stopionej warstwy u podstawy płaszcza oznacza, że metaliczne jądro Marsa jest o 150–170 km mniejsze i o 5–8 proc gęstsze niż wykazywały poprzednie szacunki sejsmiczne. To gęstsze jądro składałoby się zatem ze stopu zawierającego mniej lekkich pierwiastków, niż sądzono poprzednio. Jednocześnie byłoby to w zgodzie z danymi kosmochemicznymi, pochodzącymi z analizy marsjańskich meteorytów i z eksperymentów wysokociśnieniowych.

Mars miał pierścienie jak Saturn. Wskazują na to jego księżyce

Skład chemiczny, kształt, wielkość i orbity dwóch satelitów Marsa, Fobosa i Deimosa nie są przypadkowe. Te wydłużone obiekty skalne zryte są kraterami, pozostałością po uderzeniach met...

Autorzy badania sugerują, że we wczesnej fazie ewolucji Mars prawdopodobnie pokryty był lawą. Jej krystalizacja wytworzyła u podstawy płaszcza stabilną, bogatą w żelazo i pierwiastki radioaktywne warstwę. Ciepło wydzielane przez radioaktywność wytworzyło podstawową warstwę stopionych krzemianów umieszczoną nad jądrem, na którą nałożyła się cieńsza, częściowo stopiona warstwa. W badaniu stwierdzono ponadto, że takie rozwarstwienie płaszcza izoluje metalowe jądro, zapobiegając w ten sposób jego ochłodzeniu.

Pole magnetyczne Marsa

– Pokrycie termiczne metalicznego jądra Marsa przez warstwę cieczy u podstawy płaszcza oznacza, że do wytworzenia pola magnetycznego rejestrowanego w skorupie marsjańskiej w ciągu pierwszych 500–800 milionów lat jej ewolucji niezbędne były źródła zewnętrzne. Źródłami tymi mogły być uderzenia energetyczne lub ruch jądra generowany przez interakcje grawitacyjne z dawnymi naturalnymi satelitami, które już nie istnieją – wyjaśnia Henri Samuel.

Ta warstwowa struktura wnętrza płaszcza Marsa, kontrastująca z strukturą Ziemi, wskazuje na odmienną ewolucję wewnętrzną tych dwóch planet. – Odkrycie tego rozwarstwienia w płaszczu Marsa otwiera nowe horyzonty badawcze. Dane sejsmiczne zarejestrowane przez instrument SEIS misji InSight będą teraz ponownie analizowane – mówi Mélanie Drilleau, inżynierka w ISAE-SUPAERO i współautorka badania.

Źródła: EurekAlert, Nature

Szukasz więcej fascynujących informacji na temat świata roślin i zwierząt, odkryć archeologicznych i nieskończonego Wszechświata? Zaprenumeruj magazyn „National Geographic Polska". Najnowszą ofertę znajdziesz na tej stronie.

Nasz ekspert

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.