Сьогодні добре зрозуміло, що Марс - це холодна, суха і геологічно мертва планета. Однак мільярди років тому, коли вона була ще молодою, планета похвалилася щільнішою атмосферою і на своїй поверхні була рідка вода. Мільйони років тому він також відчував значну кількість вулканічної активності, в результаті чого утворилися його масивні риси - як Олімп Монс, найбільший вулкан Сонячної системи.
Донедавна вчені розуміли, що вулканічна активність Марсія рухалася іншими джерелами, а не тектонічним рухом, якого планета позбавлена мільярди років. Однак, провівши дослідження зразків марсіанських порід, команда дослідників з Великобританії та США дійшла висновку, що епохи тому Марс був більш вулканічно активним, ніж вважалося раніше.
Їх дослідження під назвою «Прийняття імпульсу Марса через побачення вулкана, що годується Плюмом», нещодавно з’явилося в науковому журналі Природа комунікацій. Під керівництвом Бенджаміна Коена, наукового співробітника Шотландських університетських центрів досліджень навколишнього середовища (SUERC) та Школи географічних та наук про Землю в Університеті Глазго, команда провела аналіз вулканічного минулого Марса за допомогою зразків марсіанських метеоритів.
На Землі більшість вулканізмів виникає внаслідок тектоніки пластин, яка рухається конвекцією в земній мантії. Але на Марсі більша частина вулканічної активності є результатом мантійних потоків, які є високо локалізованими джерелами магми, що піднімаються з глибини мантії. Це пов’язано з тим, що поверхня Марса залишається статичною та прохолодною протягом останніх кількох мільярдів років.
Через це марсіанські вулкани (хоч і схожі за морофологією на екранування вулканів на Землі) виростають значно більшими розмірами, ніж на Землі. Наприклад, Олімп Монс - це не тільки найбільший вулкан щита на Марсі, але і найбільший у Сонячній системі. Тоді як найвища гора на Землі - Mt. Еверест - висота 8 848 м (29,029 футів), висота Olympus Mons - 22 км (13,6 милі).
Для свого дослідження доктор Коен та його колеги використовували радіоскопічні методи датування, які зазвичай використовуються для визначення віку та швидкості виверження вулканів на Землі. Однак раніше подібні прийоми не використовувались для екранування вулканів на Марсі. В результаті дослідження колективом марсіанських зразків метеориту було першим детальним аналізом темпів росту марсіанських вулканів.
Шість досліджених ними зразків відомі як нахіліт, клас марсіанських метеоритів, що утворився з базальтової магми приблизно 1,3 мільярда років тому. Вони прийшли на Землю приблизно 11 мільйонів років тому після того, як ударили з обличчя Марса ударом. Провівши аналіз марсіанських метеоритів, команда змогла виявити нову інформацію про вулканічне минуле Марса приблизно за 90 мільйонів років.
Як пояснив доктор Коен у прес-релізі університету Глазго:
«Ми знаємо з попередніх досліджень, що нахлітові метеорити є вулканічними породами, і розвиток вікових методик датування останніми роками зробив нахлітів ідеальними кандидатами, які допоможуть нам дізнатися більше про вулкани на Марсі».
Першим кроком було продемонструвати, що зразки гірських порід справді були марсіанськими за походженням, що група підтвердила, вимірюючи їх вплив космогенним випромінюванням. Виходячи з цього, вони визначили, що гірські породи були вигнані з поверхні Марсія 11 мільйонів років тому, швидше за все, внаслідок удару на поверхню Марсія. Потім вони застосували високоточну радіоскопічну техніку, відому як 40Ар /39Ar знайомства.
Це полягало у використанні благородного газового мас-спектромеру для вимірювання кількості аргону, накопиченого у зразках, що є результатом природного радіоактивного розпаду калію. Звідси вони змогли отримати нову інформацію про поверхню Марсія на 90 мільйонів років. Результати їх аналізу показали, що між Землею та Марсом існують істотні відмінності в вулканічній історії. Як пояснив доктор Коен:
«Ми виявили, що нахіліти утворилися щонайменше через чотири виверження протягом 90 мільйонів років. Це вулкан дуже довгий і набагато довший за тривалість наземних вулканів, які, як правило, діють лише кілька мільйонів років. І це лише дряпання поверхні вулкана, оскільки ударний кратер викинув би лише дуже малу кількість гірської породи - тому вулкан, мабуть, діяв набагато довше ».
Крім того, команда також змогла звузити, з яких вулканів походять їх зразки гірських порід. Попередні дослідження, проведені НАСА, показали декількох кандидатів на можливий кратер з нахліту. Однак лише одна з локацій відповідала їх результатам з огляду на вік вивержень вулкана та вплив, який би викинув зразки в космос.
Цей конкретний кратер (який наразі безіменний) розташований у вулканічних рівнинах, відомих як Elysium Planitia, приблизно в 900 км (560 миль) від вершини вулкана Elysium Mons - висотою 12,6 км. Він також розташований приблизно в 2000 км (1243 милі) на північ від місця, де зараз знаходиться ровер NASA Curiosity. Як пояснив Коен, NASA має чудові детальні супутникові знімки цього конкретного кратера.
"Він шириною 6,5 км. У ньому збереглися промені викиду сміття", - сказав він. "І нам вдалося побачити на стінах кратера кілька горизонтальних смуг, які вказують на скелі, утворюють шари, причому кожен шар трактується як окремий потік лави. Це дослідження дозволило дати більш чітку картину історії нахлітових метеоритів, а в свою чергу найбільших вулканів Сонячної системи ».
В майбутньому зразки повернення та командировані місії на Марс обов'язково прояснять цю картину ще більше. Зважаючи на те, що Марс, як і Земля, - це земна планета, знаючи все, що ми можемо про його геологічну історію, врешті-решт покращить наше розуміння того, як формувались скелясті планети Сонячної системи. Коротше кажучи, чим більше ми будемо знати про історію вулканів Марса, тим більше ми зможемо дізнатися про формування та еволюцію Сонячної системи.
