Геохіміки висловили припущення про наявність твердого внутрішнього ядра на Марсі.
Згідно з моделями, марсіанське ядро значно більше збагачене легкими елементами, ніж земне. Це вказує на те, що процес формування планет з первинної речовини відбувався по-різному.
Вчені вважають, що залізне ядро Марса леговане сіркою. Її було багато в сонячній туманності, з якої сформувалася наша планетна система. Під час розшарування надр сірка проявляла спорідненість до заліза, а процес виділення ядра проходив в умовах недостатнього відновлення і високих температур, що не сприяло концентрації інших легких елементів, таких як кремній або кисень.
Прямих даних про затвердіння марсіанського ядра немає, як і доказів того, що воно повністю рідке. За допомогою сейсмічних спостережень вдалося виявити межу мантії та ядра, а розрахунки густини показали, що зовнішня оболонка ядра перебуває в розплавленому стані. Що знаходиться глибше — поки неясно. Але якщо внутрішнє ядро існує, то його радіус не перевищує 750 кілометрів.
Якщо прийняти гіпотезу твердого внутрішнього ядра, то в процесі охолодження та затвердіння ключову роль відіграє поведінка системи Fe-FeS. За певних умов з розплаву можуть почати кристалізуватися або залізо, або його сульфіди. Чим ближче до центру планети, тим вища ймовірність виділення фази, багатої сіркою.
Щоб це перевірити, вчені з Німеччини, Франції та Бельгії провели серію лабораторних експериментів. Результати опубліковані у журналі Nature Communications.
Дослідники синтезували кристалічну структуру, описувану формулою Fe4+xS3, при тиску майже 15 гігапаскалей і температурі 1150 кельвін. Потім досліджували її склад, густину та можливу роль у формуванні твердого внутрішнього ядра.
За розрахунками, тиск у центрі Марса досягає 40 гігапаскалей, а температура — приблизно 1970 кельвін. В цих умовах тугоплавкий сульфід Fe4+xS3 стабільний. Але якщо температура в центрі планети падає нижче 1960 кельвін, речовина починає кристалізуватися.
Такий сценарій припускає, що залізний розплав містить 17-25 відсотків сірки за масою. Якщо сірки — 7-12 відсотків за масою, то при охолодженні ядра в його верхній оболонці повинні випадати «залізні пластівці», які знову розплавляться при опусканні до центру.
Ця попередня робота показала, що у сучасного Марса може бути тверде внутрішнє ядро або воно з'явиться в майбутньому в процесі охолодження надр. Для уточнення гіпотези необхідні нові експерименти.