На древнем Марсе были тысячи массивных извержений вулканов

Ученые нашли свидетельство того, что регион на севере Марса под названием Аравия-Терра за 500-миллионный период пережил тысячи "суперизвержений", крупнейших из известных вулканических извержений.

Об этом рассказывают в Лаборатории реактивного движения НАСА.

Некоторые вулканы могут вызывать извержения настолько мощные, что высвобождают океаны пыли и токсичных газов в атмосферу, блокируя солнечный свет и изменяя климат планеты на десятилетия. Изучая топографию и минеральный состав части региона Аравия-Терра на севере Марса, ученые недавно нашли доказательства тысяч таких извержений, или "суперизвержений", являющихся сильнейшими из известных вулканических взрывов.

Выбрасывая в воздух водяной пар, углекислый газ и диоксид серы, эти взрывы прорывали поверхность Марса в течение периода в 500 миллионов лет примерно 4 миллиарда лет назад. Ученые сообщили об этой оценке в статье, опубликованной в журнале Geophysical Research Letters в июле 2021 года.

"Каждое из этих извержений имело бы значительное влияние на климат – возможно, освободившийся газ сделал атмосферу густой или заблокировал Солнце и сделал атмосферу холодной", - сказал Патрик Вэлли, геолог из Центра космических полетов НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, который проводил анализ Аравия-Терры. "Специалистам по моделированию марсианского климата придется потрудиться, чтобы попытаться понять влияние вулканов."

После выброса эквивалента 400 миллионов олимпийских бассейнов расплавленной породы и газа на поверхность и распространение толстого покрова из пепла на тысячи километров от места извержения, вулкан такой величины разрушается в гигантскую дыру, называемую кальдерой. Кальдеры, которые также существуют на Земле, могут иметь ширину в десятки километров. Семь кальдер в Аравия-Терре стали первыми признаками того, что когда-то в этом регионе могли находиться вулканы, способные к суперизвержениям.

Прежде считалось, что это впадины, оставлены астероидами от падения на поверхность Марса миллиарды лет назад, но в 2013 году ученые впервые предложили, что эти бассейны представляют собой вулканические кальдеры. Ученые заметили, что они не идеально круглые, как кратеры, и имели некоторые признаки обрушения, например, очень глубокое дно и порода у стен.

"Мы прочитали ту работу и заинтересовались дальнейшими исследованиями, но вместо того, чтобы искать сами вулканы, мы искали пепел, потому что эти доказательства невозможно скрыть", - сказал Вэлли.

Идея поиска признаков пепла у Вэлли и его коллег появилась после встречи с Александрой Матиеллой Новак, вулканологом Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд. Матиелла Новак уже использовала данные с орбитального аппарата "Марсианский разведывательный спутник" (MRO) для поиска пепла в других местах на Марсе, поэтому она сотрудничала с Вэлли и его командой для поиска именно в Аравия-Терре.

Анализ, проведенный командой, продолжил работу других ученых, которые ранее предположили, что минералы на поверхности Аравия-Терры имеют вулканическое происхождение. Другая исследовательская группа, узнав, что бассейны Аравия-Терры могут быть кальдерами, подсчитала, где бы оседал пепел от возможных суперизвержений в регионе: двигаясь против ветра, на восток, он бы истончался вдали от центра вулканов, или в данном случае того, что от них осталось – кальдер.

"Поэтому мы подхватили эту идею и сказали: "Хорошо, это минералы, ассоциирующиеся с измененным вулканическим пеплом, уже задокументированы, поэтому сейчас мы посмотрим, как распределены минералы, чтобы увидеть, следуют ли они той схеме, которую мы ожидаем от суперизвержений" - сказала Матиелла Новак.

Для идентификации минералов на поверхности команда использовала изображения, полученные от Компактного разведывательного спектрометра для Марса на MRO. Глядя в стены каньонов и кратеров от сотен до тысяч километров от кальдер, куда пепел мог бы переноситься ветром, они обнаружили вулканические минералы, превращенные водой в глину, включая монтмориллонит, имоголит и аллофан. Затем, используя изображения с камер MRO, команда составила трехмерные топографические карты Аравия-Терры. Наложив данные о минералах на топографические карты рассматриваемых каньонов и кратеров, исследователи смогли увидеть, что в богатых минералами отложениях слои пепла очень хорошо сохранились – вместо того, чтобы перемешаться под действием ветра и воды, пепел был слоистый, так же, когда он был свежим.

"Именно тогда я понял, что это не случайность, а реальный сигнал", - сказал Джейкоб Ричардсон, геолог из Годдарда, который работал с Вэлли и Новак. "Мы действительно видим то, что было предусмотрено, и это был самый интересный момент для меня."

Те же ученые, которые изначально идентифицировали кальдеры в 2013 году, также подсчитали, сколько материала должно было вырваться из вулканов, исходя из объема каждой кальдеры. Эта информация позволила Вэлли и его коллегам подсчитать количество извержений, необходимых для получения той толщины пепла, которую они обнаружили. Оказалось, что это были тысячи извержений, сказал Вэлли.

Остается один вопрос: как на планете может быть только один тип вулканов, засоряющий регион. На Земле вулканы, способные к суперизвержениям – последнее извержение 76 000 лет назад на Суматре, Индонезия – рассеяны по всему земному шару и существуют в тех же районах, что и другие типы вулканов. На Марсе также много других типов вулканов, включая крупнейший вулкан Солнечной системы, который называется Олимп Монс. Он в 100 раз больше по объему, чем самый большой на Земле вулкан Мауна-Лоа на Гавайях, и известен как "щитовой вулкан", из которых лава стекает вниз по пологой горе. Аравия-Терра пока имеет единые свидетельства взрывных вулканов на Марсе.

Вполне возможно, что супервзрывные вулканы были сосредоточены в регионах на Земле, но были подвержены физическому и химическому размыванию или перемещению земным шаром по мере смещения континентов через тектонику плит. Эти виды взрывных вулканов также могли существовать в регионах спутника Юпитера Ио или могли быть сгруппированы на Венере. В любом случае Ричардсон надеется, что Аравия-Терра научит ученых чему-то новому о геологических процессах, которые помогают формировать планеты и спутники.

"Люди будут читать нашу работу и спрашивать: "Как? Как Марс мог это сделать? Как такая крошечная планета может расплавить достаточно породы, чтобы обеспечить тысячи суперизвержений в одном месте?", - сказал он. "Я надеюсь, что эти вопросы повлекут за собой множество других исследований."

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• Марс
• вулканизм