Сегодня хорошо известно, что Марс - это холодная, сухая и геологически мертвая планета. Однако миллиарды лет назад, когда она была еще молода, планета имела более плотную атмосферу и на ее поверхности была жидкая вода. Миллионы лет назад он также испытал значительную вулканическую активность, что привело к образованию его огромных объектов, таких как Олимпус Монс, самый большой вулкан в Солнечной системе.
До недавнего времени ученые понимали, что марсианская вулканическая активность была вызвана источниками, отличными от тектонических движений, от которых планета была лишена миллиарды лет. Однако после проведения исследования марсианских образцов горных пород команда исследователей из Великобритании и США пришла к выводу, что много лет назад Марс был более вулканически активным, чем считалось ранее.
Их исследование, озаглавленное «Взятие импульса Марса через датирование вулкана с перьями», недавно появилось в научном журнале. Связи природы, Под руководством Бенджамина Коэна, исследователя из Центра экологических исследований Шотландских университетов (SUERC) и Школы географических и наук о Земле в Университете Глазго, группа провела анализ вулканического прошлого Марса с использованием образцов марсианских метеоритов.
На Земле большая часть вулканизма возникает в результате тектоники плит, которые обусловлены конвекцией в мантии Земли. Но на Марсе большая часть вулканической активности является результатом мантийных плюмов, которые представляют собой высоко локализованные подъемы магмы, поднимающиеся из глубины мантии. Это связано с тем, что поверхность Марса оставалась статичной и прохладной в течение последних нескольких миллиардов лет.
Из-за этого марсианские вулканы (хотя и по морфологии сходные с экранирующими вулканы на Земле) вырастают до гораздо больших размеров, чем на Земле. Например, Олимп Монс - не только самый большой щитовой вулкан на Марсе, но и самый большой в Солнечной системе. В то время как самая высокая гора на Земле - Mt. Высота Эвереста - 8 848 м (29 029 футов), высота Олимпа Монса - около 22 км (13,6 миль или 72 000 футов).
Ради своего исследования доктор Коэн и его коллеги использовали методы радиоскопического датирования, которые обычно используются для определения возраста и скорости извержения вулканов на Земле. Однако такие методы ранее не использовались для щитовых вулканов на Марсе. В результате исследование группы марсианских метеоритов стало первым детальным анализом темпов роста марсианских вулканов.
Шесть образцов, которые они исследовали, известны как нахлиты, класс марсианского метеорита, который образовался из базальтовой магмы примерно 1,3 миллиарда лет назад. Они пришли на Землю примерно 11 миллионов лет назад после того, как были сбиты с лица Марса ударным явлением. Проведя анализ марсианских метеоритов, команда смогла раскрыть новую информацию о вулканическом прошлом Марса за 90 миллионов лет.
Как доктор Коэн объяснил в пресс-релизе Университета Глазго:
«Из предыдущих исследований мы знаем, что нахлитовые метеориты являются вулканическими породами, и развитие методов датирования возраста в последние годы сделало нахлитов идеальными кандидатами, чтобы помочь нам узнать больше о вулканах на Марсе».
Первым шагом было продемонстрировать, что образцы породы действительно были марсианского происхождения, что было подтверждено командой путем измерения их воздействия на космогенное излучение. Исходя из этого, они определили, что камни были изгнаны с марсианской поверхности 11 миллионов лет назад, скорее всего, в результате столкновения на марсианской поверхности. Затем они применили высокоточный радиоскопический метод, известный как 40Ar /39Знакомства
Это состояло из использования масс-спектрометра благородного газа для измерения количества аргона, накопленного в образцах, что является результатом естественного радиоактивного распада калия. Из этого они смогли получить новую информацию о марсианской поверхности за 90 миллионов лет. Результаты их анализа показали, что существуют значительные различия в истории вулканов между Землей и Марсом. Как объяснил доктор Коэн:
«Мы обнаружили, что нахлиты образовались как минимум в результате четырех извержений в течение 90 миллионов лет. Это очень длительное время для вулкана и намного дольше, чем продолжительность действия наземных вулканов, которые обычно активны всего несколько миллионов лет. И это только царапает поверхность вулкана, так как ударный кратер мог бы выбросить очень небольшое количество камней, поэтому вулкан должен был действовать гораздо дольше ».
Кроме того, команда также смогла выяснить, из каких вулканов взяты образцы их пород. Предыдущие исследования, проведенные НАСА, выявили нескольких кандидатов на возможный кратер источника нахлита. Однако только одно из мест соответствовало их результатам с точки зрения возраста извержений вулканов и воздействия, которое могло бы выбросить образцы в космос.
Этот конкретный кратер (который в настоящее время не назван) расположен на вулканической равнине, известной как Elysium Planitia, примерно в 900 км (560 миль) от вершины вулкана Элизиум Монс, высота которого составляет 12,6 км (7,8 миль). Он также расположен примерно в 2000 км (1243 миль) к северу от того места, где сейчас находится марсоход NASA Curiosity. Как объяснил Коэн, НАСА имеет несколько чудесных подробных спутниковых снимков этого конкретного кратера.
«Он имеет ширину 6,5 км и сохранил выбрасывающие лучи мусора», - сказал он. «И мы смогли увидеть несколько горизонтальных полос на стенках кратера, что указывает на то, что породы образуют слои, причем каждый слой интерпретируется как отдельный поток лавы. Это исследование позволило получить более четкую картину истории нахлитовых метеоритов и, в свою очередь, крупнейших вулканов в Солнечной системе ».
В будущем, возвращение образцов и миссии на Марс, несомненно, прояснят эту картину еще больше. Учитывая, что Марс, как и Земля, является земной планетой, знание всего, что мы можем о его геологической истории, в конечном итоге улучшит наше понимание того, как образовались каменистые планеты Солнечной системы. Короче говоря, чем больше мы знаем о вулканической истории Марса, тем больше мы сможем узнать о формировании и эволюции Солнечной системы.
