Ученые доказали, что у Марса все-таки есть твердое ядро, и измерили его радиус

В 2023 году астрономы впервые зарегистрировали сейсмические волны, прошедшие через ядро Марса. Их уловил посадочный модуль InSight. У волн было два источника: марсотрясение и удар метеорита. Изучив их характеристики, ученые сделали вывод, что ядро у Марса полностью жидкое с большим количеством легких элементов, в частности серы и кислорода.

Проведенные позже расчеты тоже указывали на полностью жидкое ядро у Марса — слишком уж высока должна быть температура в недрах планеты. Тем не менее в феврале 2025 года геохимики из Германии, Франции и Бельгии синтезировали кристаллическую структуру Fe4+xS3 из железа и серы, которая оказалась достаточно тугоплавкой и сохраняла твердое состояние в условиях ядра Марса. Так они доказали, что у современной Красной планеты гипотетически может быть твердое ядро или же оно появится в будущем по мере охлаждения недр.

Тогда, в 2023 году, астрономы анализировали первые сейсмические волны, пойманные InSight. С тех пор они получили гораздо больше данных, хотя аппарат прекратил свою работу еще в 2022-м. В новом исследовании ученые анализировали данные от 23 марсотрясений. Их вывод: все-таки у Марса есть твердое ядро.

Покрытые «сажей» планеты встречаются в космосе чаще водных миров Многие экзопланеты низкой плотности, которые принято считать «водными мирами», могут оказаться не такими уж богатыми на океаны. Скорее, они похожи по составу на кометы Солнечной системы, утверждают… naked-science.ru

У каменистых планет вроде Земли и Марса внутри есть жидкие и твердые слои. Когда сейсмические слои натыкаются на границы между этими слоями, они отражаются и преломляются. По их поведению можно судить о внутренней структуре планеты.

Авторы новой работы изучили два типа сейсмических волн, образованных марсотрясениями: P’P’ и PKKP. P’P’-волны — волны, прошедшие через ядро и отразившиеся от поверхности планеты на другой стороне. PKKP-волны — волны, отразившиеся внутри ядра от его границы с мантией. Также исследователи искали PKiKP-волны — волны, отразившиеся от границы между жидкой и твердой частью ядра.

Инфографика внутреннего строения ядра Марса, исходя из поведения сейсмических волн от марсотрясений. В центре планеты — твердое внутреннее ядро, следом — жидкое внешнее ядро, далее — расплавленный силикатный слой (подписаны справа), а потом мантия и кора / © Bi et al., Nature (2025)

На наличие твердого ядра указывают два открытия. Во-первых, ученым удалось выявить PKiKP-волны. Во-вторых, сейсмометр регистрировал PKKP-волны на 50-200 секунд раньше, чем они должны были прибыть, если бы ядро было полностью жидким.

По оценке авторов, твердое внутреннее ядро занимает 18 процентов радиуса Марса (у Земли — 19 процентов). Получается, радиус сердцевины — примерно 613 (± 67) километров. В ней действительно много легких элементов. Лучше всего подходят следующие параметры: массовая доля серы — 12-16 процентов, кислорода — 6,7-9 процентов, углерода — менее 3,8 процента.

При таких соотношениях ядро могло отвердеть даже в условиях высокой температуры в недрах Марса. Причем даже если эта температура на 10 процентов выше современных оценок.

Сравнение внутренней структуры Земли (слева) и Марса (справа). Как показало новое исследование сейсмических волн по данным InSight, с учетом относительного размера планет твердое внутреннее ядро Марса занимает примерно столько же места, сколько и ядро Земли / © Bi et al., Nature (2025)

Все же у новых результатов есть ряд проблем. Первая из них — слой из расплавленых силикатов, расположенный между жидким внешним ядром и мантией. Его ранее обнаружили по данным, собранным аппаратом InSight.

Для существования этого слоя необходима высокая температура — выше, чем температура затвердевания внутреннего ядра. Более того, он должен играть роль одеяла, мешая высвобождению тепла из недр. Пока что невозможно «подружить» его существование с результатами новой работы.

На Марсе нашли новый минерал, который образуется при сильном нагреве В марсианских Долинах Маринера последние полтора десятка лет наблюдают вещество, которое лишь недавно удалось идентифицировать. Как выяснилось, это минерал, для возникновения которого нужны в том ч… naked-science.ru

Вторая проблема заключается в том, что наличие твердого внутреннего ядра должно влиять на форму, вращение и гравитационное поле Марса. Исследуя ранее эти параметры, ученые не находили доказательств существования твердой сердцевины. Тем не менее, по словам авторов новой научной работы, их результаты согласуются с принятыми оценками в пределах погрешности. Наконец, твердое ядро должно создавать у планеты магнитное поле, которого у Марса нет. Гипотетически отсутствие поля можно объяснить очень медленным отвердеванием ядра — такие расчеты еще предстоит провести.

Исследование опубликовано в журнале Nature.