Сейсмические данные указывают на воду под поверхностью Марса

Рисунок 1. Посадочный модуль NASA InSight показан выше со всеми его различными устройствами, которые использовались для научных открытий. Сейсмометр SEIS (Seismic Experiment for the Interior Structure) показан в левом нижнем углу посадочного модуля. Автор: Ikuo Katayama

Жизнеспособны ли подземные формы жизни на Марсе? Новая интерпретация марсианских сейсмических данных, проведенная учеными Икуо Катаямой из Университета Хиросимы и Юей Акамацу из Научно-исследовательского института морской геодинамики, предполагает наличие воды под поверхностью Марса. «Если на Марсе есть жидкая вода», — говорит Катаяма, «наличие микробной активности» возможно.

Рисунок 2. Диаграмма, показывающая, как различные сейсмические волны распространяются по Марсу. Автор: Ikuo Katayama

Например, S-волны не могут проходить через воду и движутся с меньшей скоростью, чем P-волны. Поэтому наличие, отсутствие и время прибытия S-волн могут определять, как выглядит подповерхность. Более того, P-волны могут проходить быстрее через материал с более высокой плотностью и медленнее через материал с меньшей плотностью, поэтому их скорость может помочь определить плотность материала, через который проходит волна, а также есть ли какие-либо изменения плотности на ее пути. Сейсмические данные, собранные с помощью SEIS, показывают границу на глубине 10 км и 20 км по измеренным расхождениям в сейсмической скорости.

Ранее эта граница интерпретировалась как резкие переходы в пористости (процент открытого пространства в породе) или химическом составе марсианских недр. Однако Катаяма и Акамацу интерпретировали эти трещины как потенциальное доказательство наличия воды в недрах Марса. Сейсмические данные указывают на границу между сухими трещинами и трещинами, заполненными водой в недрах Марса (рис. 3). Чтобы проверить свою гипотезу, они измерили сейсмическую скорость, проходящую через породы с той же структурой и составом, что и типичная марсианская коровая порода, во влажных, сухих и замороженных условиях.

Рисунок 3. Панель рисунков, показывающих, как скорости S-волн и P-волн, соотношение скоростей P-волн и S-волн, а также пористость изменяются в недрах Марса. Диаграмма справа показывает, что эти различия означают для каждого слоя породы. Автор: Ikuo Katayama

Типичная марсианская порода похожа на диабазовые породы из Рюдахольма, Швеция, из-за их равномерного размера зерен плагиоклаза и ортопироксена. В лаборатории Катаяма и Акамацу измерили скорость P-волн и S-волн с помощью пьезоэлектрического преобразователя, который использует «электрическую энергию... как источник волн», который «отслеживает энергию сейсмических волн» на сухих, влажных и замороженных образцах диабаза. Эксперименты показали, что сейсмические скорости сухих, влажных и замороженных образцов существенно различаются, что подтверждает интерпретацию того, что граница на глубине 10 км и 20 км могла быть результатом перехода от сухой породы к влажной.

Эти лабораторные эксперименты подтверждают гипотезу Катаямы и Юи о том, что граница, измеренная по сейсмическим данным, указывает на переход от сухой породы к влажной, а не на изменение пористости или химического состава. Таким образом, результаты дают убедительные доказательства существования жидкой воды под поверхностью Марса. «Многие исследования предполагают наличие воды на древнем Марсе миллиарды лет назад», — объясняет Катаяма, — «но наша модель указывает на наличие жидкой воды на современном Марсе».

Больше информации: Ikuo Katayama et al, Seismic discontinuity in the Martian crust possibly caused by water-filled cracks, Geology (2024). DOI: 10.1130/G52369.1

Источник: Geological Society of America