Шок в сердце Марса: твердое ядро, которое вот-вот перевернет все, что мы знали о Красной планете

Можно ли представить, что у Красной планеты внутри скрывается не только жидкая, но и твердая сердцевина? Новое исследование на основе данных марсианского зонда InSight доказывает именно это. Открытие заставит пересмотреть представления о формировании и эволюции Марса, а возможно, и других каменистых планет.

Как ученые нашли твердое ядро Марса

В 2023 году зонд InSight впервые зарегистрировал сейсмические волны, проходившие через ядро Марса. Их источниками стали марсотрясения и удары метеоритов. Анализ первых данных показал, что ядро планеты полностью жидкое и содержит много легких элементов — серы и кислорода.

Однако последующие исследования внесли коррективы. Геохимики из Германии, Франции и Бельгии в 2025 году синтезировали кристаллическую структуру Fe4+xS3 — тугоплавкий сплав железа и серы, который может сохранять твердое состояние при условиях ядра Марса. Это дало основание предположить, что твердая сердцевина у Марса либо уже есть, либо появится при дальнейшем охлаждении планеты.

Что показали новые данные InSight?

Хотя аппарат прекратил работу в 2022 году, ученые проанализировали данные от 23 марсотрясений. Они изучали два типа сейсмических волн:

• P'P' - волны, прошедшие через ядро и отразившиеся от поверхности с другой стороны планеты.
• PKKP - волны, отражённые внутри ядра на границе с мантией.

Особое внимание уделялось PKiKP-волнам - отражениям от границы между жидкой и твердой частями ядра. Их обнаружение стало ключевым доказательством существования твердой сердцевины.

Кроме того, PKKP-волны регистрировались на 50-200 секунд раньше, чем ожидалось, если бы ядро было полностью жидким.

Размер и состав твердого ядра

По расчетам, твердое ядро занимает около 18% радиуса Марса — примерно 613 ± 67 километров. Для сравнения, у Земли твердое ядро занимает 19% радиуса. В составе ядра много легких элементов:

• сера — 12-16%
• кислород — 6,7-9%
• углерод — менее 3,8%

Такой состав позволяет ядру оставаться твердым даже при высоких температурах, которые, возможно, выше современных оценок на 10%.

Внутреннее строение планеты: от ядра до коры

Марс, как и Земля, имеет сложное внутреннее строение:

• твердое внутреннее ядро
• жидкое внешнее ядро
• расплавленный силикатный слой
• мантия
• кора

Несмотря на убедительные доказательства, остаются нерешённые проблемы. Расплавленный силикатный слой между жидким ядром и мантией требует температуры, выше чем температура затвердевания внутреннего ядра. Он действует как теплоизоляция, что сложно согласовать с наличием твердого ядра.

Ранее изучение формы, вращения и гравитационного поля Марса не выявляло признаков твердой сердцевины. Однако новые результаты не противоречат этим данным с учётом погрешностей.

Отсутствие магнитного поля у Марса — ещё одна загадка. Твердое ядро обычно способствует его появлению. Возможно, ядро Марса затвердевает очень медленно, и магнитное поле ещё не сформировалось.

Обнаружение твердого ядра у Марса — важный шаг в понимании внутреннего устройства планет. Оно меняет представления о геологии Красной планеты и её тепловой истории. Возможно, подобные методы помогут раскрыть тайны и других миров Солнечной системы.