Space Exploration Technologies

Сейсмичность Марса - Анализ сейсмограмм

Анализ сейсмограмм. Ветреная погода на равнине Утопия преобладала все полтора с лишним года сейсмических наблюдений. Лишь около 3 месяцев в сумме-были тихими. На 12-е марсианские сутки была получена сейсмограмма импульсного вида, потом на 23-й, 42-е, 49-е и так вплоть до заветного 80-го дня - 6 ноября 1976 г. Восемь "кандидатов" претендовали на то, чтобы представлять марсианскую сейсмичность, и лишь одна запись выдержала "экзамен" - остальные не "пропустили" метеоданные (сейсмические импульсы пришлись на сильные порывы ветра).

И хотя 6 ноября метеодатчик не работал, так что независимых измерений скорости ветра не было, сейсмологи единодушно решили, что эта запись - марсотрясение. Оснований для такого вывода несколько. Во-первых, событие произошло ранним утром (в 300), когда обычно было безветренно. Во-вторых, вступление имело довольно высокую частоту (4,8 Гц), тогда как у ветровых импульсов она не превышала 3,0 - 3,9 Гц. А главное, вид сигнала, его изменение во времени очень напоминали записи, полученные в южной Калифорнии с аппаратурой "Викинг" во время ее "тренировки" на Земле. Одна из таких записей - запись афтершока землетрясения в Сан-Фернандо (1971 г.) магнитудой 3,0 на расстоянии 65 км. Другая - запись химического взрыва (102 т) в карьере Корона (эквивалентная магнитуде 2,5) на удалении 69 км.

Из этой уникальной марсианской записи удалось "выудить" вступления продольной и - через 13 с - поперечной волны. Если в качестве первого приближения считать, что в марсианской коре волны бегут с той же скоростью, что и в земной, и что сейсмический толчок произошел вблизи поверхности, можно определить эпицентральное расстояние - 110 км. Измеренная амплитуда поперечной волны соответствует магнитуде в очаге 2,8 по шкале Рихтера, если действительно рассеяние и поглощение волн в марсианской коре похожи на земные. На записи вертикального прибора вслед за интенсивной поперечной волной отчетливо видны еще два вступления, запаздывающие на 10 с. Если считать, что поперечная волна бежит со скоростью 3,5 км/с, то эти особенности записи могут быть объяснены двукратным отражением от границы на глубине порядка 15 км.

Что это за граница? Соответствует ли она земной границе Мохо - разделу между корой и мантией? Ведь на карте, построенной по гравитационным аномалиям Буге в предположении, что средняя мощность коры Марса 40 км, а перепад плотности между корой и мантией '0,6 г/см3, региону равнины Утопия соответствуют глубины границы порядка 15-20 км. Но поскольку запись единственная, такое заключение неоднозначно. Даже для Луны, для которой сейсмограмм имеется гораздо больше, природа границы в коре еще не объяснена.

По единственной записи марсотрясения удалось сделать первые оценки сейсмической активности Марса. На Земле происходит ежегодно 45 землетрясений с магнитудой 6,5. Если бы Марс был так же активен, как Земля, то, учитывая его меньшие размеры, ежегодно можно было бы ожидать 13 таких толчков, в среднем по одному в месяц. Однако за три месяца их замечено не было (правда, тихие "окна" в метеобурях были не сплошными, быть может, погода "стерла" драгоценные волны), зафиксировано всего одно событие с магнитудой около трех. Это достаточное основание заключить, что либо Марс сейсмически пассивнее земли, либо равнина Утопия (и вообще "океаническая" половина планеты) асейсмична. Из общих соображений и аналогий с Землей именно так и должно быть, т. е. сейсмически более интересными на Марсе оказываются континентальные, тем паче - вулканические регионы. Туда-то и направятся будущие сейсмические экспедиции. И когда удастся поставить сейсмометры непосредственно на грунт (а то и заглубить в него), чувствительность приборов возрастет на два-три порядка, так что даже за такое краткое сейсмическое "дежурство" удастся получить более выразительную картину местной сейсмичности.

Интересно заметить, что если бы сейсмостанция "Викинга", гораздо менее чувствительная, чем "Аполлона", оказалась в районе Фра-Мауро Луны, то за шесть лет регистрации она записала бы всего три мелкофокусных тектонических толчка (с магнитудой 4,5) и не "заметила" бы ни одного приливного глубокофокусного с магнитудой ~1,5 и глубиной очага 800 км. Это значит, что с большой вероятностью можно утверждать: сейсмичность Марса выше лунной не более чем на порядок.