Ученые выяснили, почему Марс вращается как волчок

Володимир Маркопольский 11, Март 2021, 17:01 279

Марс вращается не ровно, а дрожит подобно заведенному волчку. К такому выводу пришли ученые, проанализировав данные марсианских миссий за 20 лет.

Марс оказался второй планетой Солнечной системы, в собственном вращении которой ученые нашли странный эффект, ранее обнаруженный только у Земли. Выяснилось, что планета не может сохранять ровно свою ось вращения, которая постоянно «гуляет» вокруг своего среднего положения.

Аналогичное движение было обнаружено и на Земле, правда, еще век назад. Известно, что в движении полюса Земли присутствует множество компонентов, наиболее значимыми из них являются годовое и так называемое чандлеровское движение полюса. Эти два периодических движения легко различаются в наблюдениях широты и многократно исследовались учеными. Наличие годовой гармоники объясняется сезонными перемещениями воздушных и водных масс по земной поверхности. Чандлеровское же колебание представляет собой квазигармоническое колебание сложной структуры и чаще всего связывается с периодом свободной нутации, наличие которого было теоретически предсказано Л. Эйлером в конце XVIII века.

Чандлеровское колебание связывают с отсутствием сферической симметрии тела — благодаря этому ось планеты отклоняется от среднего положения и «пляшет», как у раскрученного волчка, теряющего скорость.

В исследовании, опубликованном в журнале Geophysical Research Letters, ученые под руководством Алекса Коноплива из Лаборатории реактивного движения NASA проанализировали данные, собиравшиеся почти 20 лет марсианскими орбитальными миссиями Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) и Mars Global Surveyor.

Радиоизмерения, сделанные с борта этих аппаратов, привели к заключению, что

ось вращения Марса ходит кругами на расстоянии 10 сантиметров против часовой стрелки, если смотреть на северный полюс планеты сверху. При этом период колебаний оси составляет 207 дней.

Читайте также: Найденный в Великобритании метеорит оказался строительным блоком Солнечной системы

По словам авторов, период колебаний может многое сказать о внутреннем строении планеты – в частности, способности мантии к деформации и о ее тепловых свойствах. «Чандлеровское движение — обычно очень слабый сигнал, — пояснил Коноплив. — Вам требуется много лет сбора высокоточных данных, чтобы зафиксировать его».

Известно, что благодаря чандлеровским колебаниям ось Земли гуляет вокруг среднего положения на 3-6 метров с периодом примерно 433 суток.

И хотя со временем чандлеровское колебание обязано затухать, на Земле оно подпитывается благодаря колебаниям давления в атмосфере и переносу океанских масс.

В случае Марса ученые смогли показать, что обнаруженное колебание оси вращения связано исключительно с формой и внутренним строением планеты. «Чандлеровское движение Марса должно быстро затухать (примерно за 60 лет), если отсутствует возбуждение, которое на Земле происходит большей частью за счет атмосферных, океанических и гидрологических процессов, — пишут в статье ученые. — На Марсе возбуждение связано с сезонным обменом массы между полярными шапками и определяется изменениями атмосферного давления с частотой в 1/3 марсианского года, что близко к чандлеровской частоте».

«Поразительно, как они умудрились обнаружить это, — считает Франсис Ниммо, планетолог из Калифорнийского Университета в Санта-Крузе, не участвовавший в исследовании. — Это показывает, как много можно сделать, имея действительно большой набор качественных данных».

В конце 2020 года ученым впервые удалось понять внутреннее строение Марса и доказать, что планета имеет относительно тонкую кору и жидкое ядро. Сделать это помогли наблюдения, проводимые посадочным зондом NASA InSight, который работает на поверхности планеты с 2018 года. Специалисты отмечают, что ранее ученым удавалось напрямую исследовать глубины только Земли и Луны.

Читайте также: Ученые выяснили, как появляется и исчезает загадочное белое облако на Марсе

Сенсационные данные впервые были оглашены на виртуальной встрече Американского геофизического союза. «До последнего времени эта информация о Марсе отсутствовала», — пояснила Бриджит Кнапмейер-Эндрун из Института геологии и минералогии Кельнского университета. При этом она отказалась ответить на вопросы журналистов, сославшись на то, что статья об открытии лишь готовится к публикации в рецензируемом журнале.

Это важное достижение миссии, которая высадилась вблизи экватора Марса в ноябре 2018 года на равнину Элизий. Главная цель миссии — изучение внутреннего строения планеты с помощью чрезвычайно чувствительного сейсмометра, способного фиксировать шумы, идущие из недр планеты.