Радиоволновые данные миссии NASA InSight показали, что продолжительность дня на Марсе сокращается на 3/4 миллисекунды каждый год, поскольку планета быстрее вращается.
Марс торопится
Стандартные марсианские сутки или «сол» длятся 24 часа 37 минут, однако ежегодно они сокращаются. У планетологов нет точного ответа, почему это происходит, однако предполагается, что ускорение вращения связано с перераспределением массы Марса из-за накопления льда на полярных шапках или с тем, что сама поверхность медленно восстанавливается от влияния ледников в экваториальных широтах.
Чтобы получить невероятно точные измерения скорости вращения Марса, ученые использовали радиоволны. Сеть далекой космической связи NASA направила мощный сигнал на Красную планету, который принял инструмент миссии InSight RISE (Rotation and Interior Structure Experiment) и отразил обратно на Землю. По крошечным изменениям частоты сигнала (эффект Доплера) ученые и смогли точно измерить скорость вращения Марса.
Эффект Доплера – это тот самый эффект, который заставляет сирену скорой звучать в более высоких тонах во время приближения к слушателю с уменьшением частот при отдалении. Подобным образом, когда InSight находится на полушарии Марса, вращающегося в поле зрения, излучаемый им радиосигнал сдвигается до более высоких частот, а когда InSight находится на полушарии, вращающемся вне поля зрения, сигнал смещается до более коротких частот. Доплеровский сдвиг полностью зависит от скорости вращения, и использовать его для измерения продолжительности дня на планете – с точностью до долей миллисекунды – непростая задача.
Эксперимент использовал данные, полученные за первые 900 дней пребывания InSight на Марсе, и пришел к выводу, что вращение планеты ускоряется на 0,76 миллисекунды в год – это точное измерение периода вращения Марса, которое когда-либо делали.
Напомним, что и сама Земля начала вращаться быстрее – 29 июня 2022 года наша планета совершила один оборот на 1,59 миллисекунды быстрее стандартных 24 часов.
Ядро Красной планеты
Ученые также исследовали «внутренности» Марса, измерив размер его расплавленного ядра – отслеживая изменение радиоданных RISE во время «колебаний» планеты, возникающих вследствие движения расплавленного железа в ядре.
Внутренняя часть планеты, как и у Земли, поделена на разные слои: кора, мантия (у Марса она твердая) и жидкое ядро из расплавленного железа. Диаметр последнего, как показали данные RISE, составляет 3670 км (для сравнения диаметр самого Марса – 6779 км). Однако есть примечание: если мантия все-таки не полностью твердая, а расплавленная внизу, то эта расплавленная часть будет вращаться независимо от твердой части – то есть ядро может быть на 400 км меньше, чем показали данные RISE.
Также инструмент InSight обнаружил, что ядро не является идеально сферическим, а имеет «комковатую» форму, что ученые объясняют «внутренними аномалиями массы».
Трудолюбивый InSight
InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy и Heat Transport) начал работать на Марсе 26 ноября 2018 года. Его миссия заключалась в исследовании внутренней структуры и состава планеты в течение 709 марсианских дней, хотя он проработал вдвое больший срок.
В декабре 2022 года InSight завершил работу, а ученые продолжают изучать ее результаты.
Миссия NASA InSight прекращается — вот чем запомнился посадочный модуль за 4 года работы на Марсе
Результаты анализа скорости вращения Марса и исследования его ядра были опубликованы в журнале Nature и адаптированы Space.com.