Геологическую активность Марса продлили до наших дней

В 2022 году планетологи из Аризонского университета (США) обнаружили под вулканической марсианской равниной Элизий (Elysium Planitia) гигантский мантийный плюм — сгусток разогретого вещества, поднимающийся из мантии. На нашей планете над такими плюмами иногда появляются супервулканы или районы вулканической активности. 

Основываясь на полученных данных, а также данных, собранных роботом NASA Insight о марсотрясениях, которые он регистрировал с 2018 по 2022 год, ученые предположили, что Марс куда более геологически активный мир, чем считалось ранее. Популярное мнение, что «внутренняя» тектоническая активность на Красной планете «умерла» три миллиарда лет назад, тогда некоторые специалисты поставили под сомнение. 

Принято считать, что мощные извержения вулканов на Красной планете начались в нойский период (3,5-4,1 миллиарда лет назад) и происходили в течение всего гесперийского периода (около 3,2-3,5 миллиарда лет назад). Как полагают исследователи, именно в это время на Марсе появились огромные вулканические нагорья и трапповые провинции. 

Однако три миллиарда лет назад, в начале так называемого амазонийского периода, который продолжается до сих пор, вулканическая активность стала снижаться. Извергались лишь отдельные вулканы и довольно редко. Например, по мнению планетологов, щитовой вулкан Элизий в последний раз извергался почти 60 миллионов лет назад, а возраст самых молодых лавовых потоков вулкана Олимп (26 километров, высочайшая гора в Солнечной системе) — всего два миллиона лет.

Поясним, на Марсе нет тектоники плит, как на Земле. На нашей планете вулканическая активность происходит систематически в результате столкновения тектонических плит, когда часть земной коры попадает под край соседней плиты и в результате погружается глубже в мантию, там ее компоненты подвергаются расплавлению, затем часть из них «всплывает» на поверхность снова, «подпитывая» вулканы. 

На Марсе же, как считается, вулканы только древние, которые сформировались миллиарды лет назад над своим источниками — плюмами. На протяжении долгого периода времени они росли и извергались, но затем прекратили свою активность по пока непонятным причинам. 

Группа планетологов все из того же Аризонского университета, но уже под руководством другого специалиста — Кристофера Гамильтона (Christopher Hamilton) — нашла доказательства того, что вулканическая активность на Красной планете продолжалось гораздо дольше, чем предполагалось, а возможно, продолжается и сегодня. 

Целью исследования Гамильтона и его коллег стала все та же марсианская равнина Элизий. Почему? Во-первых, ранее под ней нашли мантийный плюм. Во-вторых, Элизий — единственная крупная провинция, в которой тектоно-магматическая активность началась относительно недавно (по разным данным, от двух миллиардов до 500 миллионов лет назад). То есть это достаточно молодой вулканический регион. Значит, вероятность того, что в недрах под равниной до сих пор может существовать источник активности, выше, чем для более древних вулканических областей. 

Американские ученые использовали снимки равнины Элизий, полученные космическими аппаратами NASA: Mars Reconnaissance Orbiter и Mars Global Surveyor (прекратил работу в 2006 году). Планетологи объединили изображения с радарными измерениями, проведенными радиолокатором подземного зондирования SHARAD, установленным на борту Mars Reconnaissance Orbiter. Этот прибор позволил ученым «прощупывать» глубину до 140 метров.

Информацию о топографии местности специалисты взяли из каталога данных инструмента Mars Orbiter Laser Altimeter орбитального зонда Mars Global Surveyor.

Всего ученые исследовали площадь примерно 9,1 миллиона квадратных километров, что сопоставимо с площадью Европы (10,2 миллиона квадратных километров). Данные с зондов были необходимы, чтобы планетологи смогли реконструировать эволюцию подповерхностных слоев равнины Элизий и воссоздать картины местного ландшафта до того, как лава там начинала вытекать из многочисленных трещин на поверхности. 

Измерения показали, что равнина Элизий наполнена материалом, который образовался в результате 40 извержений, произошедших в период от 120 миллионов до одного миллиона лет назад.

Авторы работы отметили, что некоторые из таких извержений были достаточно сильными. Это опровергает озвученную другими учеными мысль, будто бурная вулканическая активность завершилась на Марсе три миллиарда лет назад. Например, одно из таких извержений заполнило долину Рахвэй (Rahway Valles) материалом, объемом более чем 16 тысяч кубических километров.

Результаты исследования также указали на несколько крупных наводнений в равнине Элизий, которые, вероятно, вызвали выбросы грунтовых вод через трещины в коре. Эти выбросы, по мнению Гамильтона, происходили во время извержений, а сами наводнения могли прорезать глубокие каналы, которые ученые сегодня фотографируют с помощью спутников.

Исследователи сделали вывод, что хотя на Марсе до сих пор вулканическая активность не наблюдалась, это не означает ее конец. Все больше данных указывают, что вулканы на Красной планете пока «дремлют» и могут проснуться в любой момент.

Результаты работы опубликованы в журнале  Journal of Geophysical Research: Planets.