Марсотрясение показало, что гигантский каньон Valles Marineris до сих пор раскалывается

Крупнейший каньон Солнечной системы вовсе не мёртвый пейзаж. Марсотрясение, записанное посадочным модулем NASA InSight, произошло на разломе, сместившемся глубоко под долиной Маринера (Valles Marineris), системой каньонов, которая рассекает Марс почти на четыре тысячи километров. Это означает, что разломы, раскрывшиеся там миллиарды лет назад, до сих пор могут разрываться под действием напряжений, которые испытывает планета сегодня.

Это важно, потому что на Марсе нет движущихся тектонических плит. На Земле плиты, трущиеся друг о друга, поддерживают старые разломы в активном состоянии. Внешняя оболочка Марса ведёт себя как единая, медленно остывающая крышка, а разломы в такой коре со временем могут «залечиваться» и упрочняться. Новый анализ показывает, что по крайней мере один глубинный разлом под каньоном так и не залечился: он находится примерно в двадцати-сорока километрах под поверхностью.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, возглавил Jung-Hun Song из Имперского колледжа Лондона; в работе участвовали Doyeon Kim, также из Имперского колледжа, Folarin Kolawole из Колумбийского университета и другие коллеги. Оно опирается на единственное событие, внесённое в каталог как S0976a: это единственное марсотрясение, которое InSight когда-либо локализовал в западном полушарии планеты.

«Valles Marineris является одной из самых впечатляющих геологических структур во всей Солнечной системе, но до сих пор мы не знали наверняка, что её разломы всё ещё активны», говорит Song. «Мы видим, что это не просто «мёртвый» ископаемый ландшафт: разломы глубоко под каньоном по-прежнему могут смещаться и порождать марсотрясения, хотя геологические процессы, которые их изначально сформировали, давно прекратились».

Как прочитать разлом по одному сейсмометру на другой стороне Марса

На Земле сейсмологи определяют, как сместился разлом, сравнивая первый толчок, записанный десятками станций вокруг очага. У InSight был всего один сейсмометр, а S0976a произошло почти на противоположной стороне планеты, примерно в 146 градусах дуги, то есть около 8 600 километров по поверхности. Прямые волны так и не дошли до модуля в пригодном для анализа виде. Пришли волны PP и SS, продольные и поперечные, которые один раз отразились от поверхности Марса на середине пути.

Команда смоделировала эти два цуга волн с помощью синтетических сейсмограмм для нескольких моделей внутреннего строения Марса, перебрав все сочетания ориентации разлома, направления смещения и глубины до 50 километров. Чтобы убедиться, что одной станции для этого достаточно, исследователи применили тот же метод к землетрясению магнитудой 6,5 в Неваде, записанному единственным сейсмометром в Австралии почти на том же расстоянии. Метод восстановил правильный разлом.

Для S0976a ответом оказался сдвиговый разрыв: два блока коры скользят горизонтально друг относительно друга вдоль крутого разлома, как на калифорнийском разломе Сан-Андреас. Из всех решений, приемлемо описывающих волны, 82,2 % относятся именно к этому типу. Разрыв находился на глубине примерно от 20 до 40 километров, в средней и нижней коре, выше подошвы коры, лежащей на глубине от 55 до 65 километров. Сочетание подгонки волн с картами известных разломов и направлением, откуда пришли высокочастотные волны, помещает источник рядом с Ius Chasma, в западной части каньона.

Оползень и метеорит исключены

Сейсмический сигнал на Марсе не означает автоматически разлом. Падения метеоритов и оползни тоже сотрясают планету, а склоны Valles Marineris усеяны гигантскими оползневыми отложениями. Команда проверила эти источники напрямую. Модели взрывов, имитирующих удар, и силовые модели оползней не смогли воспроизвести полярности, время прихода и относительную силу волн, а также сильные горизонтальные колебания, видимые в данных. Кроме того, подтверждённые удары на Марсе обычно дают высокочастотные сигналы, тогда как S0976a было низкочастотным событием.

Затем исследователи просмотрели все снимки района источника, сделанные после толчка камерой Context Camera на борту аппарата NASA Mars Reconnaissance Orbiter. Оползень, способный породить такой сигнал, должен был бы сдвинуть не менее 10 миллионов кубических метров породы и оставить свежее отложение поперечником от нескольких сотен метров до километра. Ничего подобного не нашлось, как и свежего кратера. Для сравнения: единственное более позднее удалённое событие в каталоге InSight, S1000a, оказалось ударом метеороида, и новый кратер был замечен с орбиты.

«Убедительным этот результат делает то, что несколько совершенно разных типов данных указывают в одном направлении», говорит Song. «Сейсмические волны говорят нам, что на разломе значительно ниже поверхности произошло боковое скольжение, а геология, видимая с орбиты, показывает регион, пересечённый долгоживущими системами разломов».

Каньон в девять раз длиннее Гранд-Каньона

По данным Имперского колледжа, Valles Marineris тянется почти на 3 900 километров, достигает 600 километров в ширину и уходит вглубь более чем на девять километров. Это делает его почти в девять раз длиннее, более чем в 20 раз шире и примерно в пять раз глубже Гранд-Каньона, если сравнивать максимальные размеры. Он сформировался одновременно с Фарсидой (Tharsis), огромным вулканическим поднятием, на котором находится Olympus Mons, и геологи давно спорят, раскрылся ли каньон как рифт, обрушился ли под собственным весом или был разорван под углом.

Марсотрясение вносит свой вклад в этот спор. Зафиксированная им картина напряжений не согласуется с моделями, в которых каньон образовался в результате гравитационного обрушения утолщённой коры. Она соответствует каньону, разорванному косо, с боковым сдвигом в дополнение к растяжению. Направление максимального сжатия при толчке, примерно запад-северо-запад, также совпадает со сжатием, которое реконструируют для ранней деформации каньона в гесперийский период, ранний этап марсианской истории. Похоже, то же самое направление напряжений действует на ту же структуру разломов и миллиарды лет спустя.

Авторы называют три современные силы, способные нагружать эти разломы: медленное сжатие остывающей планеты, вес поднятия Tharsis и разгрузку, вызванную эрозией, которая вырезает каньон. С S0976a InSight выявил уже три разных типа активных разломов на Марсе: растяжение под трещинами Cerberus Fossae, сжатие у границы коры на юге Elysium Planitia, где произошло крупнейшее марсотрясение миссии, S1222a, и сдвиг под Valles Marineris.

«Это показывает, что на планете без тектоники плит структуры, созданные миллиарды лет назад, могут сохранять значение и по-прежнему определять, где кора разрывается сегодня», говорит Kolawole.

Что остаётся нерешённым

Всё держится на одном марсотрясении, записанном одним прибором. При одной станции метод находит две возможные плоскости разлома под прямым углом друг к другу и не может сказать, по какой из них на самом деле произошло смещение, а полученные ориентации не совпадают с какой-либо одной доминирующей системой разломов, нанесённой на карту на поверхности. Локализация также отчасти опирается на плотность картированных разломов, которую сами авторы называют лишь приблизительным ориентиром того, где происходит глубинное смещение, а не прямым измерением.

Афтершоков зафиксировано не было. Команда утверждает, что этого и следовало ожидать: по их моделированию, вероятность того, что InSight обнаружит хотя бы один заметный афтершок с такого расстояния в течение 50 марсианских суток, составляла всего 0,1 %, поскольку ядро и глубокие недра планеты блокируют и ослабляют волны с обратной стороны. Это молчание не говорит против результата, но и не даёт второго события, которое могло бы его подтвердить.

Исследование не может сказать, как часто каньон разрывается и насколько сильными могут быть его толчки. S0976a было умеренным событием, что согласуется с ограниченным смещением на небольшом участке уже существующего разлома, а не с новым разрывом. Авторы также не могут разделить, какая часть нынешних напряжений обусловлена изгибом коры под Tharsis, а какая более глубокой поддержкой, и отмечают, что малое число хорошо локализованных марсотрясений может отражать короткую запись InSight с единственной станцией в той же мере, что и спокойствие планеты.

Частые вопросы о марсотрясении под Valles Marineris

Есть ли на Марсе тектоническая активность сейчас?

Да, по крайней мере местами. InSight регистрировал марсотрясения на протяжении всей миссии, и анализ отдельных событий показывает активные разломы под трещинами Cerberus Fossae, на юге Elysium Planitia, а теперь и под Valles Marineris. На Марсе нет движущихся плит, поэтому активность порождается напряжениями внутри единой жёсткой оболочки.

Насколько долина Маринера больше Гранд-Каньона?

Она тянется почти на 3 900 километров, в ширину достигает 600 километров, а в глубину превышает девять километров. Это почти в девять раз длиннее, более чем в 20 раз шире и примерно в пять раз глубже Гранд-Каньона.

Что вызвало марсотрясение под Valles Marineris?

Согласно исследованию, сдвиговый разрыв на старом разломе на глубине от 20 до 40 километров под западной частью каньона, где блоки коры сместились горизонтально друг относительно друга. Падения метеоритов и оползни были исключены, поскольку они не воспроизводят записанные волны, а на орбитальных снимках не появилось ни свежего кратера, ни оползня.

Есть ли на Марсе тектоника плит?

Нет. Его внешняя оболочка работает как единая неподвижная крышка, которая остывает и сжимается уже миллиарды лет. Это исследование показывает, что разломы внутри этой крышки по-прежнему могут смещаться под действием сегодняшних напряжений.

InSight записал S0976a 25 августа 2021 года, на 976-е марсианские сутки своей работы на поверхности, а миссия завершилась в декабре 2022 года. Статья вышла 15 октября 2026 года. Поскольку сейчас на Марсе не работает ни один сейсмометр, существующий каталог InSight остаётся единственной сейсмической записью планеты, и, по словам команды, этот результат показывает, сколько информации эти записи ещё хранят.

Это же марсотрясение уже однажды использовали: его волны прошли через марсианское ядро и помогли составить карту самого глубокого слоя планеты. «По одному-единственному марсотрясению мы можем узнать и о центре планеты, и об активном разломе под одним из её самых примечательных ландшафтов», по словам Doyeon Kim, старшего автора исследования.

Источник: Song et al., «Active crustal straining and fault reactivation at Valles Marineris,» Nature Communications, 2026. DOI: 10.1038/s41467-026-78193-6

Теги: астрономия, nasa, Марс, InSight, Valles Marineris, марсотрясение