Наземные эксперименты на железо-серных сплавах, которые, как считается, составляют ядро Марса, впервые раскрывают детали сейсмических свойств планеты. Эта информация будет сопоставлена с наблюдениями, проведенными космическими зондами на Марсе в ближайшем будущем. Совпадают ли результаты между экспериментом и наблюдением или они не подтвердят существующие теории о составе Марса, или поставят под сомнение историю его происхождения.
Марс является одним из наших ближайших соседей, но он все еще очень далек - от 55 до 400 миллионов километров, в зависимости от того, где находится Земля и Марс относительно Солнца. На момент написания статьи Марс находился на расстоянии около 200 миллионов километров, и в любом случае добраться до него чрезвычайно сложно, дорого и опасно. По этим причинам иногда более разумно исследовать красную планету с помощью симуляций здесь, на Земле, чем отправлять дорогой космический зонд или, в будущем, людей.
Кейсуке Нишида, доцент кафедры наук о Земле и планетах Токийского университета и его команда изучают внутреннюю работу и состав Марса с помощью сейсмических данных, которые показывают не только текущее состояние планеты, но и также предлагают его прошлое, в том числе его происхождение.
«Исследование глубоких недр Земли, Марса и других планет является одним из великих рубежей в науке», - сказал Нишида. «Это очаровательно отчасти из-за огромных масштабов, а также из-за того, как мы безопасно мы их исследуем с поверхности Земли».
Долгое время считалось, что ядро Марса, вероятно, состоит из сплава железа и серы. Но учитывая, насколько недоступно для нас земное ядро, непосредственные наблюдения за ядром Марса, вероятно, придется отложить на некоторое время. Вот почему сейсмические детали так важны, поскольку сейсмические волны, сродни чрезвычайно мощным звуковым волнам, могут проходить через планету и предлагать заглянуть внутрь, хотя и с некоторыми оговорками.
«Зонд НАСА «Инсайт» уже на Марсе и собирает сейсмические показания, - сказал Нишида. «Однако, даже с сейсмическими данными, была важная недостающая часть информации, без которой эти данные не могли бы быть интерпретированы. Нам нужно было знать сейсмические свойства железо-серного сплава, который, как считалось, составлял ядро Марса».
Нишида и команда теперь измеряется скорость того, что известно как Р-волн (один из двух типов сейсмических волн, другой S-волны) в расплавах железо-серных сплавов .
«Из-за технических трудностей нам потребовалось более трех лет, чтобы мы смогли собрать необходимые нам ультразвуковые данные, поэтому я очень рад, что они у нас есть», - сказал Нишида. «Выборка очень мала, что может удивить некоторых людей, учитывая огромные масштабы планеты, которую мы эффективно моделируем. Но эксперименты под высоким давлением в микромасштабах помогают исследовать макромасштабные структуры и долгую историю эволюции планет».
Расплавленный сплав железа и серы чуть выше его температуры плавления в 1500 градусов Цельсия и подвергнутый воздействию 13 гигапаскалей давления имеет скорость Р-волны 4680 метров в секунду; это более чем в 13 раз превышает скорость звука в воздухе, которая составляет 343 метра в секунду. Исследователи использовали устройство, называемое прессом Kawai типа multianvil, для сжатия образца до таких давлений. Они использовали рентгеновские лучи от двух синхротронных установок, KEK-PF и SPring-8, чтобы получить снимки образцов, а затем рассчитать значения P-волны.
«Используя наши результаты, исследователи теперь смогут определить, является ли ядро преимущественно железо-серным сплавом или нет», - сказал Нишида. «Если это не так, это скажет нам что-то о происхождении Марса. Например, если ядро Марса включает в себя кремний и кислород, это говорит о том, что, как и Земля, Марс испытал огромное ударное событие, когда он сформировался. Я думаю, что мы это выясним».
Исследование опубликовано в Nature Communications.
По информации https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20200513153341
