Планетологи визначили, що понад три мільярди років тому на Марсі могли діяти процеси вертикальної тектоніки, схожі на ті, що відбувалися на Землі в археї, а вулкани вивергалися не тільки на суші, а й на дні морів. Таким чином, стародавній Марс був набагато більш тектонічно і вулканічно активний, ніж вважалося раніше. Стаття опублікована в журналі Nature Astronomy.
Joseph R. Michalski et al. / Nature Astronomy, 2024
Приблизно сімдесят відсотків площі поверхні Марса має вік понад три мільярди років, а близько 45 відсотків – понад 3,6 мільярда років. Незважаючи на сильну кратерованість, стародавня кора Марса залишилася мало зміненою, тому вона допомагає розібратися в геологічній еволюції земної кори в археї шляхом перевірки теоретичних моделей, адже постійне оновлення кори нашої планети стерло майже всі сліди геологічних процесів, що діяли тоді.
Однією з важливих проблем при описі еволюції Землі, що відбувалася до початку тектоніки плит (близько трьох мільярдів років тому), стало пояснення виникнення дуже ранніх кислих порід, що складали архейську континентальну кору, таких як трондьєміт-тоналіт-гранодіоритові чи граніт-монцоніт-сієнітові плутони, та пов’язаних із ними дацит-ріолітових порід. В археї на Землі розшарування і занурення в мантію нижньої кори призвело до її рециклінгу. Аналогічний процес міг діяти і на стародавньому Марсі. Марс довгий час вважався одноплитовим базальтовим світом, що демонструє невелике розмаїття магматичних порід, але за останні два десятиліття на ньому знайшли різноманітні плутонічні та вулканічні породи, що вказують на магматичні процеси утворення кори з кислих порід, які могли діяти спорадично.
Група планетологів на чолі з Джозефом Міхальскі (Joseph R. Michalski) з Університету Гонконгу опублікувала результати досліджень геології регіону Еріданія та прилеглих до нього Землі Кіммерії і Землі Сирен на Марсі. Ця область виділяється наявністю залишкової намагніченості кори, аномальним вмістом калію і неоднорідною за товщиною і складом корою з віком понад три мільярди років. У давнину тут знаходилося море, яке було більшим за сучасне Каспійське море приблизно втричі. Учені аналізували дані спостережень орбітальних апаратів Mars Reconnaissance Orbiter, Mars Odyssey і Mars Global Surveyor.
- Астрономи знайшли рекордний за розміром протопланетний диск
- Найшвидша наднова прискорила власний вибух
- Вчені вважають головною проблемою колонізації Марса дефіцит продовольства
У дослідженій області планетологи виявили 63 вулкани, які вони розділили на чотири типи. Вулканічні куполи являють собою найменші утворення, мають середню висоту 0,8 кілометра і середній діаметр 14 кілометрів. Стратовулкани часто демонструють кратери на вершині або на схилах, іноді пов’язані розломами і тріщинами, виділяються найбільшою висотою (два-три кілометри) і діаметром 40-80 кілометрів і, як і куполи, мають круті укоси. Пірокластичні щитові вулкани мають діаметр близько ста кілометрів за висоти в 1,1 кілометра, квазікруглої форми і кратер на вершині або поблизу неї. Важливою характеристикою пірокластичних щитових вулканів і стратовулканів є наявність мереж долин на схилах, що вказує на схильність до ерозії пірокластичних порід. Нарешті, четвертий тип вулканів – комплекси кальдер, що формуються внаслідок вибухового вулканізму, які можуть містити до 14 западин.
Joseph R. Michalski et al. / Nature Astronomy, 2024
Вулкани різних типів на Марсі схожі на аналогічні типи вулканів на Землі, але володіють більшими діаметрами і меншими співвідношеннями висоти до діаметра, що пояснюється середовищем з низькою гравітацією. Вулканічні відкладення складаються з олівінвмісних базальтів і дацитових (понад 64-69 відсотків кремнезему) порід. Передбачається, що вулкани діяли у всіх басейнах регіону Еріданія, зокрема в стародавньому морі, на глибинах 400-1200 метрів. Самі басейни, хоч і можуть мати ударне походження, відрізняються від інших ударних басейнів на Марсі – вони мають увігнуте дно і не мають типових ударних форм рельєфу, таких як підняті краї або центральні піки. Товщина кори в западинах на 10-20 км менша, ніж у прилеглих до них високогір’ях. На дні моря знайдено ознаки наявності багатих на залізо і магній глинистих мінералів і карбонатів.
Описані властивості регіону, на думку вчених, можна пояснити моделлю вертикальної тектоніки, спричиненої еклогітизацією та розшаровуванням літосфери, що відповідала за еволюцію земної кори до початку звичної тектоніки плит та супроводжувалась вулканічними виверженнями, прогинаннями кори та утворенням куполовидних складок, а також включенням гідратованих та вивітрених вивержених вулканічних порід у нижню кору та верхню мантію. Набір потенційних підводних і прибережних вулканів, виявлених в Еріданії, може виступати близьким аналогом запропонованого для Землі сценарію походження життя поблизу гідротермальних джерел, а різноманітність форм знайдених вулканів і складу відкладень свідчить проти ідеї про те, що Марс є базальтовим світом, кора якого не зазнавала рециклінгу.