Посадочный модуль Mars InSight включал в себя первый сейсмограф, размещенный на красной планете, и он уловил все, от марсотрясений до ударов, и предоставил много новой информации о недрах Марса. Но, пожалуй, самым поразительным открытием было то, что почти вся сейсмическая активность Марса, по-видимому, исходит из одного места, участка под названием Elysium Planitia.
Эта область также является местом самой последней вулканической активности, которую мы обнаружили на Марсе. В статье, опубликованной на этой неделе, ученые утверждают, что оба они происходят из одного источника: шлейфа горячего материала, поднимающегося сквозь мантию. Это своего рода геологическая активность, которая создает горячие точки, такие как Исландия и Йеллоустоун на Земле, но считалось, что Марс слишком сильно остыл, чтобы поддерживать эту деятельность.
Построение дела
Elysium Planitia — это, как правило, плоская область, покрывающая примерно миллион квадратных километров. Он находится на краю северных низменностей Марса, но находится почти в километре над ними. Многие из его особенностей устарели, в том числе ряд гребней, которые, как считается, были вызваны сжатием внутренней части Марса при его охлаждении. Но у него также есть признаки недавней вулканической активности, хотя и не такие сильные, как в близлежащем регионе Тарсис, где находятся крупнейшие вулканы Марса.
Вместо этого есть признаки больших потоков вулканического материала, выброшенного из больших трещин в Elysium Planitia. Есть также признаки пирокластических потоков, которые, по-видимому, являются продуктом самой последней вулканической активности на красной планете, начавшейся менее 200 000 лет назад.
Эти признаки сделали его интересным для ученых и одной из причин, по которой посадочный модуль InSight был отправлен в этот район. И, насколько нам известно, все значительные марсотрясения происходят из этой области.
Очевидно, вулканическая активность и марсотрясения, вероятно, связаны. Вопрос в том, как.
Есть несколько возможных объяснений этих и других особенностей Elysium Planitia, но исследователи утверждают, что горячий мантийный шлейф — единственное, что имеет смысл. «Хотя для некоторых из этих наблюдений могут существовать альтернативные объяснения, — пишут они, — только активный мантийный плюм может объяснить их все».
это шлейф
Как упоминалось выше, Elysium Planitia имеет серию разломов, которые обычно связаны со сжатием, и считается, что они являются продуктом старого рельефа, который оседает по мере охлаждения внутренней части Марса. Но Elysium Planitia также почти на километр выше окружающей низменной местности, что позволяет предположить, что она могла быть поднята тектоническими силами. Есть также Cerberus Fossae, серия того, что кажется вулканическими жерлами, и отложения, которые происходят из них.
Эти залежи обширны, что позволяет предположить, что основной источник магмы питал активность в регионе, что исключает какой-либо потенциальный источник горных пород. Хотя они широко распространены, толщина отложений обычно не превышает 100 метров, а это означает, что они не могут объяснить высоту местности. И измерения локальных вариаций гравитационного притяжения предполагают, что высота Elysium Planitia поддерживается из глубины земной коры. Наконец, вулканический материал в этом районе имеет гораздо более высокий уровень железа, чем в других районах Марса, что характерно для вулканизма, вызванного мантийными плюмами на Земле.
Таким образом, исследователи предполагают, что в этом регионе происходили обычные разломы сжатия, которые широко распространены на поверхности Марса. Но совсем недавно мантийный плюм достиг коры под ним, подняв регион и добавив разломы, связанные с вулканическими жерлами Cerberus Fossae.
Поэтому они построили модель мантийного плюма и скорректировали ее, пока она не соответствовала различным поверхностным особенностям региона и сейсмическим данным. Основываясь на модели, они оценивают шлейф примерно в 4000 километров в диаметре и около 200-500 километров в области непосредственно под корой. По их оценкам, она на 100-300 Кельвинов горячее, чем окружающий материал.
Как это случилось?
Уровни активности, обнаруженные в Elysium Planitia, намного ниже, чем в других точках на Марсе, и они находятся на низком уровне по сравнению с аналогичными сайтами на Земле. Но удивительно, что это вообще происходит. Более ранняя активность, вызванная мантийными плюмами, должна была удалить часть воды из недр Марса, что затруднило плавление горных пород. Предшествующее сжатие области также должно затруднить выход расплавленной породы на поверхность.
Но, что более важно, внутренняя часть Марса должна была значительно остыть с того периода, когда Марс построил массивные вулканы Фарсис. На самом деле, некоторые модели недр Марса предполагают, что к этому моменту истории планеты такого рода активность должна была закончиться. Поэтому понимание того, что здесь происходит, может иметь решающее значение для улучшения этих моделей.
К сожалению, именно здесь большой сбой с InSight усложняет ситуацию. Предполагалось развернуть устройство, которое измеряет поток тепла от недр Марса к его поверхности, что должно было пролить свет на любой горячий материал поблизости (место посадки InSight находится прямо над предполагаемым мантийным шлейфом). Но команда спускаемого аппарата не смогла доставить инструмент на Марс и в конце концов отказалась от попыток заставить его работать.
Но новая статья определенно предполагает, что Elysium Planitia заслуживает дополнительного внимания.
Астрономия природы2022. DOI: 10.1038/s41550-022-01836-3 (О DOI).
