Солнечное затмение на Марсе влияет на поверхность планеты

Зонд NASA предоставляет данные с поверхности Марса. Его сейсмометр не только регистрирует землетрясения на Марсе, но и неожиданно реагирует на солнечные затмения. Когда марсианский спутник Фобос движется прямо перед солнцем, прибор слегка наклоняется в сторону. Этот крошечный эффект мог бы помочь исследователям в определении внутренней части планеты.

Наблюдатель, стоящий на Марсе, видел бы, как спутник планеты Фобос пересекает небо с запада на восток каждые пять часов. Его орбита проходит между Солнцем и любой данной точкой на Марсе примерно один раз в земной год.

Каждый раз, когда он делает это, он вызывает от одного до семи солнечных затмений в течение трех дней. Одним из мест, где это происходит, является место посадки спускаемого аппарата НАСА InSight, расположенного в районе плато Элизиум с ноября 2018 года. Другими словами, это явление происходит гораздо чаще, чем на Земле, когда пересекается с Солнцем.

“Однако затмения на Марсе короче – они длятся всего 30 секунд и никогда не бывают полными затмениями”, – объясняет Саймон Штелер, сейсмолог из Цюрихского Института геофизики ETH. Фотографии, сделанные двумя марсоходами НАСА, Opportunity и Curiosity, также показывают остроконечную глыбу на фоне солнца.

Фотографии – не единственный способ наблюдать эти переходы. “Когда переживает солнечное затмение, приборы могут обнаружить снижение температуры и быстрые порывы ветра, поскольку атмосфера охлаждается в одном конкретном месте и воздух устремляется прочь от этого места”, – объясняет Штелер. Анализ данных InSight должен показать, обнаруживаются ли подобные эффекты и на Марсе.

В апреле 2019 года с посадочной площадки InSight была видна первая серия солнечных затмений, но сохранилась лишь часть записанных данных. Первоначальные указания на эти данные побудили Штелера и международную исследовательскую группу подготовиться к следующей серии затмений, которая должна была состояться 24 апреля 2020 года. Результаты своих наблюдений они опубликовали в августе в журнале Geophysical Research Letters.

Как и ожидалось, солнечные батареи InSight зарегистрировали транзиты. “Когда Фобос находится перед солнцем, меньше солнечного света попадает на солнечные элементы, а они, в свою очередь, производят меньше электроэнергии”, – объясняет Штелер. – Снижение освещенности, вызванное тенью Фобоса, можно измерить.”

Действительно, количество солнечного света уменьшилось во время затмения на 30 процентов. Однако метеорологические приборы InSight не показали никаких атмосферных изменений, и ветер не изменился, как ожидалось. Другие приборы, однако, преподнесли сюрприз: сейсмометр и магнитометр зарегистрировали определенный эффект.

Сигнал от магнитометра, скорее всего, вызван снижением выработки электричества от солнечных батарей. “Но мы не ожидали, что сейсмометр покажет что-то; это необычный сигнал”, – говорит Саймон Штелер. Обычно прибор показывал бы землетрясения на планете. До сих пор служба Marsquake, возглавляемая Джоном Клинтоном и Доменико Джардини из ETH, зафиксировала около 40 обычных землетрясений, самое сильное из которых зафиксировало магнитуду 3,8, а также несколько сотен региональных неглубоких землетрясений.

Что было удивительно во время солнечного затмения, так это то, что сейсмометр слегка наклонился в определенном направлении. “Этот наклон невероятно мал”, – отмечает Штелер. – Представьте себе небольшую монету, а теперь подсуньте два атома серебра под один край. Это тот самый наклон, о котором мы говорим: 10-8.- Каким бы слабым ни был этот эффект, его все равно нельзя было ни с чем спутать. ”

Наиболее очевидным объяснением была бы гравитация Фобоса, аналогичная тому, как Луна на Земли вызывает приливы, – говорит Штелер, – но мы быстро исключили это.”Если бы это было объяснение, то сигнал сейсмометра присутствовал бы в течение более длительного периода времени и каждые пять часов, когда Фобос совершает свой проход, а не только во время затмений. Исследователи определили наиболее вероятную причину наклона: “во время затмения поверхность остывает. Она деформируется неравномерно, что приводит к наклону прибора.

Если Фобос закрывает , сейсмометр чуть-чуть отклоняется в сторону и таким образом регистрирует прохождение спутника перед Солнцем. © NASA/JPL

Как оказалось, инфракрасный датчик действительно измерил охлаждение поверхности на Марсе на два градуса. Расчеты показали, что за 30 секунд затмения “холодный фронт” мог проникнуть в почву только на глубину микро – или миллиметров, но этого эффекта было достаточно, чтобы подействовать на сейсмометр.

Наблюдение на Земле подтверждает теорию Штелера. В обсерватории, расположенной в заброшенном серебряном руднике в Германии, Рудольф Видмер-Шнидриг обнаружил похожее явление: во время испытания сейсмометра кто-то забыл выключить свет. Тепла, выделяемого 60-ваттной лампочкой, было, по-видимому, достаточно, чтобы нагреть верхний слой гранита глубоко под землей, так что он немного расширился и заставил сейсмометр слегка наклониться в одну сторону.

Точные данные о движении Фобоса могли бы пролить больше света на внутреннюю работу Марса. В то время как наша Луна продолжает набирать угловой момент и неуклонно удаляется от Земли, Фобос замедляется и постепенно падает обратно на .

Через 30-50 миллионов лет он рухнет на поверхность планеты. “Мы можем использовать это небольшое замедление, чтобы оценить, насколько эластичны и, следовательно, насколько горячи марсианские внутренности; холодный материал всегда более эластичен, чем горячий”, – объясняют ученые.

В конечном счете, исследователи хотят знать, был ли Марс сформирован из того же материала, что и Земля, или же различные компоненты могли бы объяснить, почему Земля имеет тектонику плит, плотную атмосферу и условия, поддерживающие жизнь, – характеристики, которых не хватает Марсу.


S.C. Stähler et al., Geophysical observations of Phobos transits by In Sight, Geophysical Research Letters (2020). DOI: 10.1029/2020GL089099

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

0 0 голос
Рейтинг
Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Share via
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: