Марс оказался геологически активнее, чем считалось: ученые обнаружили признаки движения древних разломов

Сейсмические данные с Красной планеты показали, что ее древняя кора продолжает испытывать напряжение. Марсотрясение, зарегистрированное станцией InSight, указывает на то, что разломы в районе крупнейшей системы каньонов планеты могут оставаться активными спустя миллиарды лет после своего образования.

Марс, который долгое время считался геологически относительно спокойной планетой, продолжает преподносить сюрпризы ученым. Исследователи обнаружили свидетельства того, что древние разломы в районе Долин Маринера способны вновь приходить в движение под воздействием внутренних напряжений планеты. К такому выводу специалисты пришли, изучив марсотрясение S0976a, зарегистрированное сейсмографом автоматической станции NASA InSight в августе 2021 года.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. Они позволяют лучше понять, какие геологические процессы происходят внутри Марса сегодня и каким образом планета продолжает изменяться после миллиардов лет эволюции.

Загадочное сотрясение на другой стороне Марса

Сейсмическое событие S0976a произошло 25 августа 2021 года. Оно привлекло внимание исследователей не только своими характеристиками, но и местоположением предполагаемого источника. Сейсмические волны пришли из области, расположенной на противоположной по отношению к станции InSight стороне планеты.

Предполагаемый очаг землетрясения находился в западной части Долин Маринера, неподалеку от каньона Иус. Анализ показал, что магнитуда события составляла около 4,2, а его продолжительность достигала примерно часа.

Станция InSight, совершившая посадку на Марсе в ноябре 2018 года, была оснащена высокочувствительным сейсмометром SEIS. Его задача заключалась в регистрации колебаний поверхности и изучении внутреннего строения планеты. Аппарат завершил основную миссию в 2022 году, однако собранные им данные продолжают помогать ученым раскрывать геологические тайны Марса.

Событие S0976a стало особенно интересным случаем: это единственное известное сейсмическое событие, источник которого располагался на противоположной от станции стороне планеты.

Исследователям предстояло установить, что именно вызвало колебания. Среди возможных объяснений рассматривались падение метеороида, обрушение грунта и движение по тектоническому разлому.

Ученые сравнили зарегистрированные сейсмограммы с компьютерными моделями, учитывающими расстояние до источника, глубину очага, скорость распространения волн и особенности их затухания. Дополнительным аргументом стали снимки орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter: на поверхности не обнаружили следов оползня, который мог бы объяснить зарегистрированное событие.

В результате наиболее убедительным оказалось тектоническое объяснение.

Долины Маринера — гигантский шрам на поверхности планеты

Долины Маринера представляют собой одну из самых впечатляющих геологических структур Солнечной системы. Эта система каньонов протянулась вдоль экваториальной области Марса примерно на 4500 километров. Глубина отдельных участков достигает семи километров.

По своим масштабам Долины Маринера значительно превосходят земной Большой каньон. Их формирование связывают с процессами деформации марсианской коры, в том числе растяжением и смещениями вдоль разломов.

Важную роль в геологической истории региона могло сыграть нагорье Фарсида — обширная вулканическая область, где расположены крупнейшие вулканы Марса. Колоссальная масса этого поднятия создавала нагрузку на литосферу, способствуя ее деформации и образованию трещин.

Однако происхождение каньонов — лишь часть научной загадки. Орбитальные наблюдения выявили здесь оползни, разломы и другие признаки изменений рельефа, которые могли возникнуть уже после формирования основной структуры.

По внешнему виду поверхности трудно определить, продолжается ли движение по древним разломам в настоящее время. Новое исследование предлагает независимое подтверждение такой активности: вместо изучения только рельефа ученые использовали сейсмические волны, непосредственно отражающие процессы внутри планеты.

Почему древние разломы продолжают двигаться

В отличие от Земли, где литосфера разделена на крупные плиты, перемещающиеся относительно друг друга, Марс обладает так называемой литосферой с неподвижной внешней оболочкой. Это не означает, что его кора совершенно неподвижна.

Внутри планеты сохраняются напряжения, способные приводить к деформации пород и повторной активизации старых разломов.

По расчетам исследователей, источник марсотрясения S0976a находился на глубине примерно 15–45 километров. В этой области породы испытывают значительное давление, но накопленное напряжение при определенных условиях может преодолеть сопротивление трению и вызвать смещение вдоль существующей трещины.

Одним из факторов, влияющих на напряженное состояние марсианской коры, является постепенное охлаждение планеты. По мере потери внутреннего тепла Марс сжимается, что создает дополнительные напряжения в его оболочке.

Другой важный фактор — нагрузка со стороны нагорья Фарсида. Масса этой гигантской вулканической области влияет на распределение напряжений в окружающей литосфере.

Сочетание этих процессов могло создать условия, при которых древний разлом в районе Долин Маринера вновь пришел в движение.

Анализ механизма очага показал, что речь, вероятнее всего, идет о сдвиге: два блока пород перемещались преимущественно горизонтально относительно друг друга вдоль разлома. Полученные результаты согласуются с моделью, согласно которой древние тектонические структуры Марса способны реагировать на современные изменения напряженного состояния коры.

Что открытие меняет в представлениях о Марсе

Исследование S0976a показывает, что геологическую историю Марса нельзя рассматривать исключительно как последовательность древних событий, завершившихся миллиарды лет назад. Даже на планете без современной земной тектоники плит внутренние силы способны продолжать изменять ее кору.

Это важно для понимания эволюции планет земной группы. Изучая Марс, ученые получают возможность проверить, как ведут себя твердые оболочки планет, которые постепенно остывают и не обладают земным механизмом глобального перемещения литосферных плит.

Впрочем, результаты не означают, что Марс переживает масштабную тектоническую активность, сопоставимую с земной. Одно зарегистрированное событие не позволяет определить, насколько часто происходят подобные марсотрясения, насколько широко распространены активные разломы и какова вероятность более сильных сейсмических событий в будущем.

Исследователи также ожидали возможных афтершоков — повторных толчков после основного события, — однако обнаружить их не удалось. Они могли оказаться слишком слабыми для регистрации или быстро затухнуть.

Для окончательных выводов потребуются новые наблюдения и более точные модели внутреннего строения Красной планеты.

Тем не менее марсотрясение S0976a стало важным свидетельством того, что древние геологические структуры могут сохранять способность к движению на протяжении миллиардов лет. Марс продолжает остывать, его кора испытывает напряжение, а старые разломы остаются потенциальными точками высвобождения накопленной энергии.

Красная планета, которую нередко представляют застывшим миром, оказывается гораздо сложнее. Ее геологическая история не закончилась вместе с эпохой интенсивного вулканизма и формирования крупнейших каньонов. Некоторые процессы, начавшиеся в глубокой древности, возможно, продолжаются и сегодня.

Ранее журналисты сайта «Пронедра» писали, что Россия и Китай готовятся к совместному исследованию Марса: новый этап космического сотрудничества