Подтверждено, что были тысячи массивных древних извержений вулканов на Марсе

Изучая топографию и минеральный состав части региона Аравия Терра на севере Марса, ученые недавно обнаружили доказательства тысяч таких извержений, или «суперизвержений», которые являются наиболее сильными из известных вулканических взрывов.

На этом изображении показано несколько кратеров в Аравии Терра, заполненных слоистыми породами, часто обнаженными в виде округлых насыпей. Изображение было получено камерой эксперимента по визуализации высокого разрешения на орбитальном аппарате NASA Mars Reconnaissance Orbiter. Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех / Университет Аризоны.

Выбрасывая в воздух водяной пар, двуокись углерода и двуокись серы, эти взрывы прорвались через поверхность Марса в течение 500 миллионов лет около 4 миллиардов лет назад. Ученые сообщили об этой оценке в статье, опубликованной в журнале Письма о геофизических исследованиях в июле 2021 г.

«Каждое из этих извержений оказало бы значительное влияние на климат — возможно, выделившийся газ сделал атмосферу толще или заблокировал Солнце и сделал ее более холодной», — сказал Патрик Велли, геолог из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, кто руководил анализом Arabia Terra.

«Разработчикам моделей марсианского климата предстоит немало поработать, чтобы попытаться понять влияние вулканов». После взрыва поверхности, эквивалентной 400 миллионам плавательных бассейнов олимпийских размеров, из расплавленной породы и газа и распространения толстого слоя пепла На расстоянии до тысяч миль от места извержения вулкан такой величины разрушается, образуя гигантскую дыру, называемую кальдерой. Кальдеры, которые также существуют на Земле, могут достигать десятков миль в ширину. Семь кальдер в Arabia Terra были первыми подарками о том, что в этом регионе когда-то находились вулканы, способные к сверхизвержениям.

Когда-то считавшиеся впадинами, оставленными ударами астероидов на поверхности Марса миллиарды лет назад, ученые впервые предположили в исследовании 2013 года, что эти бассейны были вулканическими кальдерами. Они заметили, что они не были идеально круглыми, как кратеры, и у них были некоторые признаки обрушения, такие как очень глубокие полы и каменные уступы у стен.

«Мы читали этот документ и были заинтересованы в дальнейшем изучении, но вместо того, чтобы искать сами вулканы, мы искали пепел, потому что вы не можете скрыть эти доказательства», — сказал Уилли.

Уилли и его коллеги возникла идея поискать следы пепла после встречи с Александрой Матиллой Новак, вулканологом из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд. Матиелла Новак уже использовала данные с орбитального аппарата NASA Mars Reconnaissance Orbiter, чтобы найти пепел в другом месте на Марсе, поэтому она объединилась с Уилли и его командой, чтобы искать именно в Аравии Терра.

Анализ команды продолжил работу других ученых, которые ранее предположили, что минералы на поверхности Arabia Terra имеют вулканическое происхождение. Другая исследовательская группа, узнав, что бассейны Аравии Терра могут быть кальдерами, вычислила, где мог осесть пепел от возможных сверхизвержений в этом регионе: двигаясь по ветру, на восток, он будет редеть вдали от центра вулканов, или, в данном случае, то, что от них осталось — кальдеры.

«Итак, мы взяли это в тот момент и сказали:« Хорошо, ну, это минералы, которые связаны с измененным вулканическим пеплом, который уже был задокументирован, поэтому теперь мы собираемся посмотреть, как минералы распределяются, чтобы увидеть если они будут следовать схеме, которую мы ожидаем увидеть при сверхизвержениях », — сказала Матиелла Новак.

Команда использовала изображения с компактного спектрометра разведки Марса MRO для определения минералов на поверхности. Глядя на стены каньонов и кратеров от сотен до тысяч миль от кальдер, куда пепел мог унести ветер, они обнаружили вулканические минералы, превращенные водой в глину, включая монтмориллонит, имоголит и аллофан. Затем, используя изображения с камер MRO, команда сделала трехмерные топографические карты Аравии Терра. Положив минеральные данные на топографические карты проанализированных каньонов и кратеров, исследователи смогли увидеть в богатых минералами отложениях, что слои пепла очень хорошо сохранились — вместо того, чтобы перемешиваться ветрами и водой, пепел был расслоен слоями. так же, как если бы он был свежим.

«Именно тогда я понял, что это не случайность, это настоящий сигнал», — сказал Джейкоб Ричардсон, геолог из NASA Годдарда, который работал с Велли и Новаком. «Мы действительно видим то, что было предсказано, и это был самый волнующий момент для меня».

Те же ученые, которые первоначально идентифицировали кальдеры в 2013 году, также рассчитали, сколько материала взорвалось бы из вулканов, исходя из объема каждой кальдеры. Эта информация позволила Уилли и его коллегам вычислить количество извержений, необходимое для образования пепла такой толщины, который они обнаружили. Оказалось, что произошли тысячи извержений, сказал Уилли.

Остается один вопрос: как на планете может быть только один тип вулкана, засоряющий регион. На Земле вулканы, способные к сверхизвержениям — последнее извержение произошло 76 000 лет назад на Суматре, Индонезия, — разбросаны по всему земному шару и существуют в тех же областях, что и другие типы вулканов. На Марсе также есть много других типов вулканов, в том числе самый большой вулкан в Солнечной системе, названный Olympus Mons.

Олимп Монс в 100 раз больше по объему, чем крупнейший вулкан Земли Мауна-Лоа на Гавайях, и известен как «щитовой вулкан», стекающий лаву с пологих гор. На данный момент Arabia Terra располагает единственными свидетельствами существования взрывоопасных вулканов на Марсе.

Возможно, что сверхэруптивные вулканы были сконцентрированы в регионах на Земле, но подверглись физической и химической эрозии или перемещались по земному шару в результате сдвига континентов из-за тектоники плит. Эти типы взрывоопасных вулканов также могли существовать в регионах спутника Юпитера Ио или могли быть сгруппированы на Венере. Как бы то ни было, Ричардсон надеется, что Arabia Terra научит ученых чему-то новому о геологических процессах, которые помогают формировать планеты и луны.

«Люди будут читать нашу газету и спрашивать:« Как? Как Марс мог это сделать? Как может такая крошечная планета растопить достаточно породы, чтобы вызвать тысячи супер-извержений в одном месте? »- сказал он. «Я надеюсь, что эти вопросы повлекут за собой множество других исследований.