У 2021 році здавалося, що у Марса напрочуд велике серце. Вчені використовували InSight, роботизований спусковий апарат, щоб вивчити нутрощі планети. Космічний апарат прослухав достатню кількість марсотрясінь, щоб скласти уявлення про багатошарову природу марсіанського підземного світу.
Кора і мантія не були особливо дивними. Ядро, однак, було занадто великим і не дуже щільним для такої маленької планети.
Для деяких дослідників ці виміри ядра не відповідали дійсності.
"Ми щось упустили", - сказав Амір Хан, геофізик з Швейцарської вищої технічної школи Цюріха, який вивчав дані InSight. "Але що?"
Виявляється, ядро Марса все-таки невелике, з'ясували доктор Хан та інші дослідники.
У двох дослідженнях, опублікованих у середу в журналі Nature, вчені переоцінили сейсмічні дані InSight. Обидві команди незалежно дійшли висновку, що ядро Марса більше схоже на важке металеве серце нашого світу, ніж вважалося раніше. Початкова оцінка більшого розміру була результатом невиявленого океану розплавленої породи глибиною від 145 до 200 кілометрів, через що основне ядро здавалося більшим, ніж воно є насправді.
Але глибоке море магми, приховане під твердою мантією Марса і підтримуване в розплавленому стані радіоактивними елементами, є екзотичним. "На Землі його не існує", - каже д-р Хан, і його наявність може вимагати переосмислення хаотичної еволюції Червоної планети.
Вчені вже понад століття вивчають геологічні шари Землі, використовуючи освітлювальну силу сейсмічних хвиль, що виникають під час землетрусів. Апарат InSight, який приземлився на Марсі в листопаді 2018 року, був відправлений, щоб з'ясувати, чи схожі нутрощі іржавого світу на Землю.
Але вивчати Марс за допомогою одного сейсмометра виявилося складно. Інструменти InSight виявили лише кілька скромних тембрів, які походили здебільшого з конвульсійної області поблизу космічного апарату, і лише невеликий шматочок марсіанського пирога був сейсмічно зображений. Деякий час марсові поштовхи також, здавалося, відскакували, але не проникали крізь найпотаємніше святилище планети, розкриваючи дорогоцінну інформацію про її ядро.
Дослідники з'ясували, що ядро Марса має радіус близько 1 825 кілометрів, що свідчить про те, що воно не дуже щільне. Ядра земних планет мають бути багатими на залізо, але пухке марсіанське ядро - зрештою, підтверджене, що воно повністю рідке - виявилося на 27 відсотків легшим, ніж ядро, виготовлене з чистого рідкого заліза. Це означало, що ядро Марса дивним чином збагачене легшими елементами, такими як сірка, вуглець, кисень і водень - туманною матерією, яку молоде Сонце повинно було здути до того, як сформувався Марс.
Спантеличені, вчені сподівалися, що сильніший сейсмічний позіх забезпечить ясність. І 18 вересня 2021 року небеса дали відповідь: Метеор влетів у півкулю, протилежну до InSight, здійнявши сейсмічні хвилі, які пройшли крізь ядро і рикошетом розлетілися по його краях.
"Це був переломний момент", - сказав Анрі Самюель, геофізик з Університету Париж-Сіте і автор одного з нових досліджень.
Ґрунтуючись на моделі теплової та хімічної еволюції Марса, доктор Самюель та його колеги припустили існування магматичного океану, що простягається через ядро, у 2021 році. Але "у нас не було жодних сейсмологічних доказів", - сказав він. Завдяки цьому метеоритному удару його команда підтвердила існування цього надгарячого радіоактивного супу.
Команда д-ра Хана також використала цей удар для повторного вивчення сейсмічних даних InSight, об'єднавши їх з комп'ютерними симуляціями, які досліджують поведінку сплавів, багатих на залізо, на молекулярному рівні - і таким чином самостійно знайшла прихований магматичний океан Марса.
Його існування означає, що радіус рідкого ядра наближається до 1 600 кілометрів - щільніша, багата на залізо сфера з меншою кількістю легших елементів, що легше пояснити.
Відкриття є "дуже крутим", а спільні висновки досліджень є переконливими, сказала Паула Келемейєр, сейсмолог з Оксфордського університету, яка не брала участі в дослідженнях. "Але вони можуть відкрити нову проблему".
До того, як Марс зруйнувався 3,8 мільярда років тому, він мав магнітне поле, яке захищало його атмосферу. Вчені вважали, що магнітне поле генерувалося охолоджуваним рідким залізним ядром, яке інтенсивно перемішувалося. Але радіоактивна магматична ковдра, що сповивала його, тримала б ядро надто гарячим.
Отже, потрібна нова історія походження магнітної бульбашки Марса. Доктор Семюел запропонував одну з них: Можливо, колись давно Марс мав масивніші супутники, ніж його сучасна пара Ліліпутів, такі, чия сильна гравітація могла викликати магнітні рухи в ядрі. Але поки що, за його словами, це лише гіпотеза.
Через чотири роки InSight помер у 2022 році. Але відкриття цього океану магми, ймовірно, не буде останнім сюрпризом місії. "Це тільки початок", - сказав доктор Семюель.
