Марсотрясения выявили твёрдое внутреннее ядро Марса
По данным марсианского сейсмометра InSight установили, что ядро Марса не полностью жидкое, а по крайней мере частично отвердевшее, как у Земли.
Посадочный модуль NASA InSight, представляющий собой сейсмическую станцию, совершил посадку на равнине возле экватора Марса в 2018 году. За время работы на поверхности Марса сейсмостанция зафиксировала более 1300 марсотрясений до своей остановки в 2022 году. По его сейсмическим данным планетологи изучают внутреннее строение Марса так же, как по данным многочисленных земных сейсмостанций изучается внутренняя структура Земли, в частности, строение её мантии и ядра. Несколько лет назад впервые удалось зафиксировать сейсмические волны от марсотрясений, которые на пути к станции прошли через ядро планеты. По этим данным установили, что внутренняя оболочка Марса содержит расплавленный материал. Подробнее про определение размеров ядра Марса см. в отдельной большой статье.
Под вопросом было наличие в этом расплаве твёрдой компоненты. Последние результаты как раз свидетельствуют о том, что внутреннее ядро Марса есть, хоть и небольшое. Оно находится в твёрдом состоянии и окружено расплавленным металлом, составляющем внешнее жидкое ядро.
Внутреннее ядро Марса простирается от центра на примерно 600 километров. Вероятно, оно составлено железом и никелем по аналогии с ядром Земли, но, возможно, обогащено лёгкими элементами, такими, как кислород. Жидкая внешняя оболочка ядра больше, и она находится в промежутке от 600 до 1800 километров от центра. Кристаллизация внутреннего ядра, возможно, происходила в прошлом и продолжается сегодня.
Ядро Марса изначально, наверное, было полностью жидким. Пока неясно, можно ли механически распространить на его строение аналогию с Землёй. В таком случае мы бы ожидали, что жидкая часть содержит в себе твёрдые включения — «капли» (внушительного размера), а также то, что граница между жидким и твёрдым ядром — это не чёткий водораздел, а обширная переходная зона размером в десятки или сотни километров, в котором вещество пребывает в некотором промежуточном состоянии между твёрдой и жидкой фазой.
В новом исследовании, в сентябре 2025 года вышедшем в Nature, использовались данные 23 марсотрясений, зафиксированных InSight, довольно слабых. Их эпицентры находились на расстоянии от 1200 до 2400 км от посадочного аппарата-сейсмостанции. Определить размеры марсианского ядра пытались и ранее, используя данные InSight. Про некоторые из этих результатов можно прочитать в других статьях. Основной результат новой работы — открытие твёрдого внутреннего ядра, которое занимает примерно пятую часть радиуса планеты. Интересно, что такую же долю радиуса занимает и твёрдое ядро Земли; впрочем, это может быть совпадением — во всяком случае, вразумительной теории для объяснения сравнительных размеров оболочек планет у нас пока нет.
Несмотря на открытие, основные вопросы о строении ядра Марса пока не решены. Поскольку InSight вышел из строя, других данных по марсотрясениям в ближайшее время не предвидится, остаётся рассчитывать на дополнительный анализ архивных данных InSight. Как обычно добавляют в таких ситуациях, подробнее про историю ядра Марса и его магнитного поля должно рассказать математическое моделирование. Но без реальных данных от нового сейсмометра, подобного InSight, радикального прорыва в понимании внутреннего строения Марса, как и других земных планет, ожидать нельзя. В частности, наличие у Марса жидкого ядра поднимает самый естественный вопрос — почему на Марсе в нашу эпоху отсутствует магнитное поле? Распространённое объяснение ещё несколько лет назад, которое встречается и в наших статьях и которое казалось разумным и логичным — ядро Марса в процессе эволюции «остыло» и отвердело, соответственно не работает механизм генерации магнитного динамо. Но если и у Марса, и у Земли есть жидкое ядро и его центральная отвердевшая часть, то почему поведение магнитного поля настолько различное? Пока что единственное объяснение — на Марсе жидкое ядро остывает и кристаллизуется, но скорость кристаллизации по сравнению с земной, очень мала, а именно она служит определяющим фактором в генерации магнитного поля в соответствии с механизмом геодинамо так, как мы его себе представляем.