Ученые установили факты крупных извержений вулканов на Марсе

Ученые обнаружили доказательства того, что в регионе северного Марса, который называется Аравия Терра, за период продолжительностью 500 миллионов лет произошли тысячи «суперизвержений», крупнейших известных извержений вулканов.

Некоторые вулканы могут вызывать настолько мощные извержения, что они выбрасывают в воздух океаны пыли и токсичных газов, блокируя солнечный свет и меняя климат планеты на десятилетия. 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.

Выбрасывая в воздух водяной пар, двуокись углерода и двуокись серы, эти взрывы прорывались через поверхность Марса в течение 500 миллионов лет около 4 миллиардов лет назад. Ученые сообщили об этом в статье, опубликованной в журнале Geophysical Research Letters в июле 2021 года.

Кратеры в Аравии Терра на Марсе
На этом изображении показано несколько кратеров в Аравии Терра, заполненных слоистыми породами, часто обнаженными в виде округлых насыпей. Яркие слои примерно одинаковой толщины, что создает впечатление ступеньки. Процесс, который сформировал эти осадочные породы, еще недостаточно изучен. Они могли образоваться из песка или вулканического пепла, который был унесен в кратер, или из воды, если в кратере находилось озеро. Изображение было получено камерой эксперимента по визуализации высокого разрешения на орбитальном аппарате NASA Mars Reconnaissance Orbiter.
Источник: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех / Университет Аризоны.

«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, который руководил анализом Arabia Terra. – Разработчикам моделей марсианского климата придется поработать, чтобы попытаться понять влияние вулканов».

Кальдеры

После взрыва, эквивалентного 400 миллионам плавательных бассейнов олимпийского размера из расплавленной породы и газа, и распространения толстого слоя пепла на тысячи миль от места извержения вулкан такой величины разрушается в гигантскую дыру, называемую «дырой кальдера». Кальдеры, которые также существуют на Земле, могут достигать десятков километров в ширину. Семь кальдер в Аравии Терра были первыми свидетелями того, 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 эту статью и были заинтересованы в том, чтобы продолжить, но вместо того, чтобы искать сами вулканы, мы искали пепел, потому что вы не можете скрыть эти доказательства», – сказал Уилли.

Уилли и его коллеги решили поискать следы пепла после встречи с Александрой Матиэллой 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 других местах на Марсе, поэтому она объединилась с Уилли и его командой, чтобы искать именно в Аравии Терра.

Бассейны 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 супер-извержений в этом регионе: двигаясь по ветру, на восток, он будет редеть вдали от центра вулканов или в данном случае от того, что от них осталось: от кальдер.

«Итак, мы взяли это в тот момент и сказали: «Хорошо, это минералы, которые связаны с измененным вулканическим пеплом, который уже был задокументирован, поэтому теперь мы собираемся посмотреть, как минералы распределяются, чтобы увидеть, следуют ои они схеме, которую мы ожидаем увидеть от суперизвержений», – отметила 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 НАСА Годдард, 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, которую они обнаружили. Оказалось, что произошли тысячи извержений.

Поиск вулканов

Остается один вопрос: как на планете может быть только один тип вулкана, засоряющий регион. На Земле вулканы, которые были 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», где лава стекает 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 спутники.

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

Читайте больше новостей о Марсе

Читайте обзоры:

-->