Детальная гравикарта Марса

Изучение неравномерностей гравитационного поля небесного тела является одним из наиболее простых и эффективных методов зондирования его внутренней структуры. С целью составления карты поля тяготения Луны была даже организована специальная миссия GRAIL. В случае Марса подобная миссия пока остается довольно дорогим удовольствием, однако такие исследования могут быть проведены путем анализа незначительных отклонений космических аппаратов, работающих на ареоцентрических орбитах, от расчетных траекторий. Эту работу проделали специалисты Годдардовского центра космических полетов NASA (Goddard Space Flight Center) на основании точных данных о положениях и скоростях (измерявшихся по доплеровскому сдвигу частоты радиосигналов) американских зондов Mars Global Surveyor, Mars Odyssey и Mars Reconnaissance Orbiter, охватывающих период с 1999 г. по 2015 г. В итоге они получили первую детальную карту гравитационных аномалий Красной планеты.

В центре этой гравитационной карты Марса, представленной в эллиптической проекции Мольвейде, находится область вулканов Фарсиды. Белые участки отображают более мощный гравитационный потенциал, связанный с большими концентрациями массы (вулканическими конусами). Сила тяжести в окружающих синих областях заметно ниже – скорее всего, они соответствуют древним трещинам в марсианской коре.

Разрешение карты, достигающее 100 км, оказалось достаточно высоким, чтобы выявить новые, неизвестные ранее формации сравнительно неглубоко под марсианской поверхностью — в частности, протяженные участки пониженной плотности, преобладающие в северном полушарии в областях, где расположены обширные ровные низменности. Судя по всему, некоторые детали рельефа на границе между ними и сильно кратерированными южными плоскогорьями сформировались не так, как считалось до сих пор. Дальнейший анализ гравитационных аномалий позволил предложить новый механизм их образования, связанный со сжатием отдельных участков коры Марса на начальных этапах его эволюции.

Наблюдая результаты воздействия солнечных приливов на распределение массы в теле Красной планеты, специалисты смогли подтвердить, что верхние слои ее ядра находятся в расплавленном состоянии, а значит, на ней вполне может проявляться эндогенная активность. Удалось даже зарегистрировать эффекты сезонного переноса углекислого газа между марсианскими полюсами: его значительные количества «намерзают» в окрестностях того полюса, который не освещается Солнцем, но довольно быстро испаряются, как только там начинается «лето» (условно «теплое» время года с температурами не выше -50°C) и «перетекают» в то полушарие, где наступает холодный сезон. Общая масса «мигрирующего» вещества может достигать 4 трлн тонн — более 15% всей массы атмосферы планеты.

Новая гравитационная карта окажется полезной также при организации будущих марсианских миссий: знание аномалий силы тяжести поможет эффективнее управлять космическими аппаратами на ареоцентрических орбитах и планировать научные исследования.