Вперше докладно досліджено метеорит, народжений в марсіанському вулкані

Сьогодні всім добре відомо, що Марс — холодна, суха і геологічно мертва планета. Але мільярди років тому, коли вона була молодою, її атмосфера щільніше, а на поверхні була рідка вода. Мільйони років тому планета також володіла певною вулканічною активністю, яка дозволила утворитися масивним розломах і горах — ніби гори Олімп, найбільшого вулкана в Сонячній системі.

До недавніх пір вчені вважали, що марсіанська вулканічна активність управляється джерелами, відмінними від тектонічного руху, якого не було у планети мільярди років. Але після вивчення зразків марсіанської породи команда вчених з Великобританії та США прийшла до висновку, що в минулому Марс був ще більш активним вулканически, ніж вважали раніше.

Їх дослідження, проведене під керівництвом Бенджаміна Коена з Центру SUERC, було опубліковане в Nature Communications. Вчені проаналізували вулканічне минуле Марса, використовуючи зразки марсіанських метеоритів.

На Землі більшість вулканічних процесів відбувається в результаті роботи тектоніки плит, яка, в свою чергу, забезпечується конвекцією в мантії Землі. Але на Марсі велика частина вулканічної активності є результатом мантійних плюмів, які являють собою високо локалізовані апвеллинги магми, що піднімаються з глибини мантії. Це пов'язано з тим, що поверхня Марса залишалася нерухомою і прохолодною протягом останніх декількох мільярдів років.

З-за цього марсіанські вулкани (хоч і морфологічно схожі на щитові вулкани Землі) зросли до набагато більших розмірів, ніж їхні земні колеги. Наприклад, гора Олімп — це не тільки найбільший щитовий вулкан на Марсі, але і в Сонячній системі. Найвища гора на Землі — Еверест — заввишки 8848 метрів, а гора Олімп — майже в три рази вище, 22 кілометри.

Заради свого дослідження доктор Коен і його колеги використовували радиоскопические методи датування, які зазвичай використовуються для визначення віку і швидкості виверження вулканів на Землі. Однак такі методи раніше не застосовувалися для оцінки щитових вулканів на Марсі. В результаті дослідження групи марсіанських зразків метеорита було першим докладним аналізом темпів зростання марсіанських вулканів.

Шість зразків, які вони досліджували, відомі як нахлиты — клас марсіанського метеорита, який сформувався з базальтової магми приблизно 1,3 мільярда років тому. Вони потрапили на Землю приблизно 11 мільйонів років тому після того, як були зметені з лиця Марса в результаті ударної дії. Проаналізувавши марсіанські метеорити, вчені змогли розкрити інформацію про 90 мільйонів років вулканічного минулого Марса.

Як пояснив доктор Коен в прес-релізі Університету Глазго:

«З попередніх досліджень ми знаємо, що метеорити-нахлиты представляють собою вулканічні породи, а розвиток методик датування за останні роки зробило нахлиты ідеальними кандидатами, які допоможуть нам дізнатися більше про вулкани на Марсі».

Першим кроком було продемонструвати, що зразки порід були дійсно марсіанськими за походженням, і це команді вдалося підтвердити шляхом вимірювання їх впливу на космогенную радіацію. Виявилося, що породи були викинуті з поверхні Марса 11 мільйонів років тому, найімовірніше, в результаті удару на поверхні планети. І потім вони застосували високоточну радиоскопическую методику датування, відому як 40Ar/39Ar.

Мас-спектрометр дозволяє визначити, скільки аргону накопичилося в зразках — він є результатом природного радіоактивного розпаду калію. Результати аналізу показали, що вулканічна історія Марса пішла зовсім не так, як земна.

«Виявилося, що нахлиты утворилися щонайменше в чотирьох виверженнях протягом 90 мільйонів років. Це досить тривалий період для вулкана і набагато більш тривалий, ніж зазвичай живуть земні вулкани, які, як правило, активні протягом декількох мільйонів років. І це тільки подряпини на поверхні вулкана, так як дуже невелика кількість породи було викинуто з ударного кратера. Вулкан повинен був діяти набагато довше».

На додаток до цього вчені змогли звузити список вулканів, з яких з'явилися ці зразки. Попередні дослідження, проведені NASA, показали кілька кандидатів на можливе джерело нахлита. Проте тільки одне з місць відповідало їх результатами з точки зору віку вулканічних вивержень і удару, який міг би викинути зразки в космос.

Конкретно цей кратер (нині безіменний) знаходиться у вулканічних рівнинах Elysium Planitia, приблизно в 900 кілометрах від вершини вулкана Elysium Mons, 12,6 кілометра заввишки. Він також розташований у 2000 кілометрах на північ від того місця, де зараз знаходиться марсохід «Кьюріосіті». У розпорядженні NASA тому є разюче детальні супутникові знімки конкретно цього кратера.

«Він має ширину 6,5 кілометра і зберіг викиди уламків. Ми змогли побачити кілька горизонтальних смуг на стінах кратера, які вказали на освіту шарів порід, причому кожен шар інтерпретується як окремий потік лави. Дослідження представило нам чітку картину історії нахлитских метеоритів і, в свою чергу, найбільших вулканів в Сонячній системі».

В майбутньому, коли на Марс вирушать пілотовані екіпажі, ми з'ясуємо цю картину ще більше. Враховуючи, що Марс, подібно до Землі, є планетою земного типу, розуміння його геологічноїісторії в кінцевому результаті покращить наше розуміння того, як утворилися тверді планети Сонячної системи.