На стародавньому Марсі були тисячі масивних вивержень вулканів

Вчені знайшли свідчення того, що регіон на півночі Марса під назвою Аравія-Терра за 500-мільйонний період пережив тисячі "супервивержень", найбільших з відомих вулканічних вивержень.

Про це розповідають у Лабораторії реактивного руху НАСА.

Деякі вулкани можуть викликати виверження настільки потужні, що вивільняють океани пилу та токсичних газів у повітря, блокуючи сонячне світло та змінюючи клімат планети на десятиліття. Вивчаючи топографію та мінеральний склад частини регіону Аравія-Терра на півночі Марса, вчені нещодавно знайшли докази тисяч таких вивержень, або “супервивержень”, які є найсильнішими з відомих вулканічних вибухів.

Викидаючи в повітря водяну пару, вуглекислий газ та діоксид сірки, ці вибухи проривали поверхню Марса протягом періоду у 500 мільйонів років приблизно 4 мільярди років тому. Вчені повідомили про цю оцінку у статті, опублікованій у журналі Geophysical Research Letters у липні 2021 року.

"Кожне з цих вивержень мало б значний вплив на клімат – можливо, вивільнений газ зробив атмосферу густішою або заблокував Сонце і зробив атмосферу холоднішою", - сказав Патрік Веллі, геолог з Центру космічних польотів НАСА в Грінбелті, штат Мериленд, який проводив аналіз Аравія-Терри. "Спеціалістам з моделювання марсіанського клімату доведеться потрудитися, щоб спробувати зрозуміти вплив вулканів."

Після викиду еквівалента 400 мільйонів олімпійських басейнів розплавленої породи та газу на поверхню та розповсюдження товстого покриву з попелу на тисячі кілометрів від місця виверження, вулкан такої величини руйнується в гігантську діру, звану кальдерою. Кальдери, які також існують на Землі, можуть мати ширину в десятки кілометрів. Сім кальдер в Аравія-Террі стали першими ознаками того, що колись у цьому регіоні могли знаходиться вулкани, здатні до супервивержень.

Колись вважалося, що це впадини, залишені астероїдами від падіння на поверхню Марса мільярди років тому, але у 2013 році вчені вперше запропонували, що ці басейни являють собою вулканічні кальдери. Вчені помітили, що вони не ідеально круглі, як кратери, та мали деякі ознаки обвалення, наприклад, дуже глибоке дно та порода біля стін.

"Ми прочитали ту роботу й зацікавилися подальшими дослідженнями, але замість того, щоб шукати самі вулкани, ми шукали попіл, тому що ці докази неможливо приховати", - сказав Веллі.

Ідея пошуку ознак попелу у Веллі та його колег з’явилася після зустрічі з Олександрою Матіеллою Новак, вулканологом Лабораторії прикладної фізики Джона Гопкінса у Лорелі, штат Мериленд. Матієлла Новак вже використовувала дані з орбітального апарату "Марсіанський розвідувальний супутник" (MRO) для пошуку попелу в інших місцях на Марсі, тому вона співпрацювала з Веллі та його командою для пошуку саме в Аравія-Террі.

Аналіз, проведений командою, продовжив роботу інших вчених, які раніше припустили, що мінерали на поверхні Аравія-Терри мають вулканічне походження. Інша дослідницька група, дізнавшись, що басейни Аравія-Терри можуть бути кальдерами, підрахувала, де б осідав попіл від можливих супервивержень у цьому регіоні: рухаючись проти вітру, на схід, він би розріджувався від центру вулканів, або в цьому випадку того, що від них залишилося – кальдер.

"Тож ми підхопили цю ідею та сказали: "Добре, це мінерали, які асоціюються зі зміненим вулканічним попелом, що вже задокументовано, тому зараз ми подивимось, як розподілені мінерали, щоб побачити, чи слідують вони тій схемі, яку ми очікуємо від супервивержень", - сказала Матієлла Новак.

Для ідентифікації мінералів на поверхні команда використовувала зображення, отримані з Компактного розвідувального спектрометра для Марса на MRO. Дивлячись у стіни каньйонів та кратерів від сотень до тисяч кілометрів від кальдер, куди попіл міг би переноситись вітром, вони виявили вулканічні мінерали, перетворені водою у глину, включаючи монтморилоніт, імоголіт та аллофан. Потім, використовуючи зображення з камер MRO, команда склала тривимірні топографічні карти Аравія-Терри. Наклавши дані про мінерали на топографічні карти аналізованих каньйонів та кратерів, дослідники змогли побачити, що в багатих на мінерали відкладеннях шари попелу дуже добре збереглися – замість того, щоб перемішатися під дією вітру та води, попіл був шаруватий, так само, коли він був свіжим.

"Саме тоді я зрозумів, що це не випадковість, а реальний сигнал", - сказав Джейкоб Річардсон, геолог з Годдарда, який працював з Веллі та Новак. "Ми дійсно бачимо те, що було передбачено, і це був найцікавіший момент для мене."

Ті ж вчені, які початково ідентифікували кальдери у 2013 році, також підрахували, скільки матеріалу повинно було вирватися з вулканів, виходячи з об’єму кожної кальдери. Ця інформація дозволила Веллі та його колегам підрахувати кількість вивержень, необхідних для отримання тої товщини попелу, яку вони виявили. Виявилося, що це були тисячі вивержень, сказав Веллі.

Залишається одне питання: як на планеті може бути лише один тип вулканів, що засмічує регіон. На Землі вулкани, здатні до супервивержень – останнє виверження 76 000 років тому на Суматрі, Індонезія, – розпорошені по всій земній кулі та існують у тих самих районах, що й інші типи вулканів. На Марсі також багато інших типів вулканів, включаючи найбільший вулкан Сонячної системи, який називається Олімп Монс. Він у 100 разів більший за об’ємом, ніж найбільший на Землі вулкан Мауна-Лоа на Гаваях, і відомий як “щитовий вулкан”, з яких лава стікає вниз пологою горою. Аравія-Терра поки що має єдині свідчення вибухових вулканів на Марсі.

Цілком можливо, що супервибухові вулкани були зосереджені в регіонах на Землі, але були піддані фізичному й хімічному розмиванню або переміщенню земною кулею у міру зміщення континентів через тектоніку плит. Ці види вибухових вулканів також могли існувати в регіонах супутника Юпітера Іо або могли бути згруповані на Венері. У будь-якому випадку, Річардсон сподівається, що Аравія-Терра навчить вчених чомусь новому про геологічні процеси, які допомагають формувати планети та супутники.

"Люди будуть читати нашу роботу й запитувати: "Як? Як Марс міг це зробити? Як така крихітна планета може розплавити достатньо породи, щоб забезпечити тисячі супервивержень в одному місці?", - сказав він. "Я сподіваюся, що за цими питаннями виникнуть багато інших досліджень."

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.