Обнаружение твердого внутреннего ядра (либо доказательство его отсутствия) позволяет более уверенно судить о тепловых и динамических процессах внутри планеты, поскольку его кристаллизация и рост оказывают на них существенное влияние. До настоящего времени наличие твердого ядра, помимо Земли, надежно установлено только для Луны. Экспериментальные исследования поведения железо-сульфидной смеси при высоких давлениях и температурах показали, что кристаллизация внутреннего ядра возможна и для Марса. Однако обнаружить его можно лишь с помощью сейсмологических исследований. Данные для них содержатся в записях марсотрясений, полученных автоматической геофизической станцией InSight, и в 2023 году в них впервые нашли сигналы от волн, прошедших через ядро Красной планеты.
Результаты проведенных с помощью InSight наблюдений проанализировал сейсмолог Даоюань Сунь (Daoyuan Sun) из Научно-технического университета Китая и его американские и китайские коллеги. Учены взяли 23 низкочастотных (менее герца) события с эпицентральными расстояниями от 27 до 40 градусов. Исследователей интересовали слабые составляющие сейсмических сигналов, несущие информацию о строении самых глубоких областей ядра. Для их изучения применили построение веспаграмм ― графический метод обработки данных, позволяющий анализировать замедление слабых сигналов в зависимости от времени пробега волны. Отделение от шумов было достигнуто с помощью поляризационной фильтрации сигналов, а для повышения надежности веспаграмм использовали последовательно три типа тестов начальной выборки по бутстрэп-методу.
Исследователи идентифицировали сигналы двух типов от волн, прошедших через ядро Марса. Первый из них аналогичен регистрируемым на Земле волнам, отраженным границы ядро–мантия с внутренней стороны и дважды проходящим через ядро (сейсмическая фаза PKKP). Сигналы этого типа достигли приемника станции InSight на 50-200 секунд раньше, чем требует модель с полностью жидким ядром.
Инверсия данных о временах пробега таких волн на Марсе показала, что, помимо скачкообразного замедления на границе жидкого внешнего ядра радиусом около 1800 километров, они также скачкообразно увеличивают скорость примерно на 32 процента на границе раздела внутри самого ядра. Радиус этой внутренней области, где вещество ядра находится, очевидно, в твердом состоянии, составляет 613 ± 67 километров, или около 0,18 радиуса Марса ― пропорционально аналогичному соотношению у Земли (около 0,19). Другая группа волн, обнаруженная авторами исследования, подтвердила вывод о существовании внутреннего ядра. Это волны PKiKP-фазы, которые прошли внешнее ядро, но отразились от поверхности раздела.
