Недавній вулканізм на Марсі показав, що планета активніша, ніж вважалося раніше

Величезна, плоска, «безособлива» рівнина на Марсі здивувала дослідників, виявивши набагато більш бурхливе геологічне минуле, ніж очікувалося, згідно з дослідженням, проведеним дослідниками з Університету Арізони. Величезна кількість лави вивергалася з численних тріщин ще 1 мільйон років тому, покриваючи площу майже таку ж площу, як Аляска, і взаємодіючи з водою на поверхні та під нею, що призвело до великих повеней, які вирізали глибокі канали.

Через відсутність тектоніки плит — шматків кори, які постійно змінюють форму поверхні Землі, Марс довгий час вважався геологічно «мертвою» планетою, на якій мало що відбувається. Однак останні відкриття змусили дослідників поставити під сумнів це уявлення. Лише минулого року команда планетологів, також з Університету Аризони, представила докази існування гігантського мантійного шлейфу під регіоном Елізіум Планітія, що спричиняє інтенсивну вулканічну та сейсмічну активність у відносно недавньому минулому.

В останньому дослідженні команда під керівництвом Джоани Фойгт і Крістофера Гамільтона з Місячно-планетарної лабораторії Університету Аризони об’єднала зображення космічного корабля та вимірювання з наземного радара, щоб відтворити в тривимірних деталях кожен окремий потік лави в Планітії Елізіум. Велике дослідження виявило та задокументувало понад 40 вулканічних подій, причому один із найбільших потоків заповнив долину під назвою Атабаска-Валлес майже 1000 кубічних миль базальту.

«Планіція Елізіум — наймолодша вулканічна місцевість на планеті, і її вивчення допомагає нам краще зрозуміти минуле Марса, а також недавню гідрологічну та вулканічну історію», — пишуть автори у своїй статті. Хоча вулканічної активності на Марсі досі не спостерігалося, «Elysium Planitia була вулканічно набагато активнішою, ніж вважалося раніше, і навіть може бути вулканічно живою сьогодні», — сказав Фойгт, перший автор дослідження, опублікованого в Journal of Geophysical Research: Планети. Безліч землетрусів на Марсі, зафіксованих посадковим апаратом NASA InSight у період з 2018 по 2022 рік, довели, що під її поверхнею червона планета не мертва.

«Наше дослідження забезпечує найповніший опис недавнього геологічного вулканізму на планеті, відмінній від Землі», — сказав Гамільтон, доцент LPL. «Це найкраща оцінка молодої вулканічної активності Марса приблизно за останні 120 мільйонів років, що відповідає періоду, коли динозаври бродять Землею на своєму піку до теперішнього часу».

На думку авторів, ці знахідки мають значення для досліджень щодо того, чи могло бути на Марсі життя в якийсь момент його історії. Elysium Planitia пережила кілька великих повеней, і є докази того, що лава, що вилилася, взаємодіяла з водою чи льодом, формуючи ландшафт драматичним чином. На планеті Елізіум Фойгт та її співавтори знайшли численні докази парових вибухів, взаємодій, які представляють великий інтерес для астробіологів, оскільки вони, можливо, створили гідротермальне середовище, сприятливе для життя мікробів.

Команда використовувала зображення з камери Context на борту NASA Reconnaissance Orbiter, або MRO, у поєднанні із зображеннями ще вищої роздільної здатності з камери HiRISE MRO під керівництвом UArizona у вибраних областях. Щоб отримати топографічну інформацію, вони скористалися записами даних з лазерного альтиметра Mars Orbiter на іншому космічному кораблі NASA, Mars Global Surveyor. Потім ці дані об’єднали з підземними радіолокаційними вимірюваннями, зробленими за допомогою зонда NASA Shallow Radar або SHARAD.

«За допомогою SHARAD ми змогли зазирнути на глибину до 140 метрів (460 футів) під поверхнею», — сказала Фойгт, яка завершила дослідження під час отримання докторського ступеня в університеті Аризони. Зараз вона працює докторантом у Лабораторії реактивного руху Каліфорнійського технологічного інституту (JPL) у Пасадені, Каліфорнія.

«Об’єднання наборів даних дозволило нам відтворити тривимірне зображення досліджуваної території, включно з тим, якою була рельєф до того, як лава вивергалася з численних тріщин і заповнювала басейни та канали, раніше прорізані проточною водою», — додав Фойгт.

Вважається, що нутрощі Марса дуже відрізняються від земних, і детальна реконструкція його геологічних особливостей дає вченим можливість заглянути в процеси, які сформували його в минулому. За словами Гамільтона, зв’язок між вулканами та структурою марсіанської кори є ключовим для розуміння палеоекологічних умов планети. Крім того, що вода, що міститься в магмі, викидається в атмосферу, а потім замерзає на поверхні, виверження вулкана може призвести до катастрофічного викиду ґрунтових вод на поверхню.

«Коли в марсіанській корі є тріщина, вода може витекти на поверхню», — сказав Гамільтон. «Через низький атмосферний тиск ця вода, ймовірно, буквально просто википить. Але якщо протягом цього періоду витікає достатньо води, ви можете отримати величезну повінь, яка промчить по ландшафту та вирізає ці величезні деталі, які ми бачимо.»

За словами авторів, розуміння того, як вода рухалася на Марсі в минулому і де вона знаходиться сьогодні, є «святим Граалем». Оскільки в екваторіальних регіонах, де розташована планета Елізіум, набагато легше приземлитися, ніж у вищих широтах планети, наявність води та розуміння механізмів її вивільнення інформують майбутні людські місії, які критично залежатимуть від цього ресурсу.

«Elysium Planitia — ідеальне місце, щоб спробувати зрозуміти зв’язок між тим, що ми бачимо на поверхні, і внутрішньою динамікою, яка проявилася через виверження вулканів», — сказав Фойгт. «Я приділив багато уваги деталям на поверхні лави, щоб спробувати розплутати різні події виверження та реконструювати всю історію цих геологічних утворень».

Команда планує продовжувати використовувати переваги великих, складних наборів даних, отриманих за допомогою різних методів візуалізації, для створення високодетальних тривимірних уявлень про марсіанську поверхню та те, що лежить під нею, у поєднанні з часовою послідовністю подій інших вулканічно активних регіонів.

Фойгт порівняв поверхні потоків лави з «відкритими книгами, які містять велику кількість інформації про те, як вони виникли, якщо ви знаєте, як їх читати.

«Ці райони, які раніше вважалися невиразними та нудними, як-от Elysium Planitia, я думаю, що вони містять багато секретів, і їх хочеться прочитати», – сказала вона.