На одном из последних изображений, когда-либо сделанных марсианским посадочным модулем InSight НАСА, виден его сейсмометр на поверхности красной планеты в 2022 году. Группа ученых предполагает, что использование данных сейсмометра и магнитометра на посадочном модуле может помочь выявить, присутствует ли жидкая вода глубоко под ней. поверхность Марса. Кредит: НАСА
Если сегодня на Марсе существует жидкая вода, возможно, она находится слишком глубоко под землей, чтобы ее можно было обнаружить традиционными методами, используемыми на Земле. Но, по мнению группы ученых из Пенсильванского университета, прослушивание землетрясений, происходящих на Марсе, или марсотрясений, может стать новым инструментом в поиске.
Когда землетрясения грохотают и проходят через водоносные горизонты глубоко под землей, они производят электромагнитные сигналы. Исследователи сообщили в Журнале геофизических исследований: Планеты, как эти сигналы, если они также производятся на Марсе, могут идентифицировать водные мили под поверхностью.
По словам Нолана Рота, докторанта кафедры геонаук в Пенсильванском университете и ведущего автора, исследование может заложить основу для будущего анализа данных марсианских миссий.
«У научного сообщества есть теории, что на Марсе раньше были океаны и что за время его истории вся вода ушла», — сказал Нолан. «Но есть свидетельства того, что где-то в недрах застряло некоторое количество воды. Мы просто не смогли ее найти. Идея в том, что если мы сможем найти эти электромагнитные сигналы, то мы найдем воду на Марсе».
Если ученые хотят найти воду на Земле, они могут использовать такие инструменты, как георадар, для составления карты недр. Но эта технология неэффективна на глубине нескольких миль под поверхностью Марса, на таких глубинах, где может находиться вода, говорят ученые.
Вместо этого исследователи рекомендуют новое применение сейсмоэлектрического метода, нового метода, разработанного для неинвазивного исследования недр Земли. Когда сейсмические волны от землетрясения движутся через подземный водоносный горизонт, различия в движении горных пород и воды создают электромагнитные поля.
По мнению исследователей, эти сигналы, которые могут быть услышаны датчиками на поверхности, могут раскрыть информацию о глубине, объеме, местоположении и химическом составе водоносного горизонта.
«Если мы прислушаемся к марсотрясениям, которые движутся по недрам, если они проходят через воду, они создадут эти замечательные, уникальные сигналы электромагнитных полей», — сказал Рот. «Эти сигналы будут диагностическими для современной воды на Марсе».
На богатой водой Земле использование этого метода для выявления активных водоносных горизонтов является сложной задачей, поскольку вода существует в недрах даже за пределами водоносных горизонтов, создавая другие электрические сигналы, когда сейсмические волны движутся через землю. По словам ученых, для точной идентификации и определения характеристик этот фоновый шум необходимо отделить от сигналов водоносных горизонтов.
«На Марсе, где приповерхностная часть определенно высушена, такое разделение не требуется», — сказал Тиюань Чжу, доцент кафедры геонаук в Пенсильванском университете, советник и соавтор Рота.
«В отличие от того, как сейсмоэлектрические сигналы часто появляются на Земле, поверхность Марса естественным образом удаляет шум и предоставляет полезные данные, которые позволяют нам охарактеризовать некоторые свойства водоносного горизонта».
Исследователи создали модель марсианской недр и добавили водоносные горизонты, чтобы смоделировать работу сейсмоэлектрического метода. Они обнаружили, что могут успешно использовать эту технику для анализа деталей водоносных горизонтов, в том числе их толщины или толщины, а также их физических и химических свойств, таких как соленость.
«Если мы сможем понять сигналы, мы сможем вернуться назад и охарактеризовать сами водоносные горизонты», — сказал Рот. «И это создаст для нас больше ограничений, чем когда-либо прежде, для понимания воды на Марсе сегодня и того, как она изменилась за последние 4 миллиарда лет. И это было бы большим шагом вперед».
Рот сказал, что будущая работа, что удивительно, будет включать анализ данных, уже собранных на Марсе.
Посадочный модуль НАСА Insight, запущенный в 2018 году, доставил на Марс сейсмометр, который отслеживал марсотрясения и составлял карту недр. Но сейсмометрам трудно отличить воду от газа или менее плотной породы.
Однако в состав миссии также входил магнитометр в качестве диагностического инструмента, помогающего сейсмометру. По словам ученых, объединение данных магнитометра и сейсмометра может выявить сейсмоэлектрические сигналы.
По словам исследователей, отправка специального магнитометра, предназначенного для проведения научных экспериментов в будущих миссиях НАСА, потенциально может дать еще лучшие результаты.
«Это не должно ограничиваться Марсом — у этой методики есть потенциал, например, для измерения толщины ледяных океанов на спутнике Юпитера», — сказал Чжу. «Послание, которое мы хотим донести до сообщества, заключается в том, что существует многообещающее физическое явление, которому в прошлом уделялось меньше внимания, которое может иметь большой потенциал для планетарной геофизики».
Юнсинь Гао, профессор Технологического университета Хэфэй в Китае, также внес свой вклад.
Информация от: Университетом штата Пенсильвания.
