RW Space

На протяжении десятилетий наша картина Марса представляла собой мертвый пустынный мир.

Его магнитное поле существует лишь в редких участках. Его озера и реки давно высохли. Поверхностная вулканическая активность давно прекратилась. И его кора представляет собой всего лишь одну целостную оболочку – в отличие от земной системы смещающихся тектонических плит.

Ученые интерпретировали эту оболочку как «застойную крышку», полагая, что любая глубокая магматическая активность была бы относительно простой и локализованной – сильно отличающейся от обширной и долгоживущей сети трубопроводов расплавленной породы на Земле.

Однако теперь сейсмические раскаты, зафиксированные глубоко в недрах Марса, позволяют предположить, что в противном случае считалось, что сложная, богатая кремнеземом кора требует тектоники плит и магматической дифференциации, вызванной субдукцией», — рассказал ScienceAlert сейсмолог из Бристольского университета Тобермори Маккей-Чемпион, который работал в Оксфордском университете во время исследования.

«Наше исследование предполагает, что вместо этого Марс может формировать сложную кору посредством долгоживущих транскоровых магматических систем, где магма, полученная из мантии, хранится, дифференцируется, смешивается и ассимилируется в земной коре.

«Это означает, что переработка пластин — не единственный путь к образованию развитой коры на горячих скалистых планетах».

Различия между Землей и Марсом уже давно используются для изучения различия между миром, пригодным для жизни, и миром, который непригоден для жизни.

Планетарные коры каждого мира сыграли довольно большую роль в этом анализе.

Земля имеет подвижные тектонические плиты, которые, в свою очередь, порождают сложный вулканизм и континенты. На Марсе нет тектонических плит; поэтому его вулканизм должен быть относительно простым.

Но затем на Марс был отправлен спускаемый аппарат НАСА InSight, чтобы он находился на поверхности и наблюдал за внутренней частью на предмет признаков активности. Ученые не были уверены, какой уровень активности она может зафиксировать, но станция сейсмического мониторинга обнаружила планету на удивление живую.

За четыре с лишним года она зафиксировала 1319 землетрясений.

«Обитаемость может быть достижима в более широком диапазоне планетарных условий, чем мы когда-то предполагали».

Вот что касается землетрясений. Сейсмические волны меняют форму в зависимости от состава того, через что они проходят. Это означает, что их можно использовать для проведения чего-то вроде ультразвукового исследования размером с планету, чтобы выяснить, что находится внутри.

И Маккей-Чемпион и его коллеги были расстроены, когда что-то на этой картине не совсем сходилось.

«Мы заметили, что скорости сейсмических волн в нижней коре Марса были намного выше, чем ожидалось для простой структуры коры», — объяснил он.

«Это несоответствие свидетельствует о том, что нижняя кора была необычной по составу и заслуживала более детального изучения».

Предыдущие исследования выявили эту границу, но ее происхождение оставалось неясным. Маккей-Чемпион и его команда задали вопрос: что, если он отмечает точку пересечения двух разных слоев породы?

Сценарий легко представить. В огромном подземном резервуаре магмы более тяжелые минералы опускаются на дно, а более легкие поднимаются наверх.

В конечном итоге более плотные кристаллы накапливаются на дне, а оставшийся расплав становится богаче кремнеземом.

Используя термодинамическое моделирование и статистические инструменты, исследователи проверили, как распространение сейсмических волн будет происходить в сотнях различных комбинаций слоев горных пород.

Единственным сценарием, который постоянно соответствовал данным, был неожиданно массивный нижний слой магмы. ультраосновная порода – богатая железом и магнием, но с низким содержанием кремнезема – и верхний слой основной породы с более высоким содержанием кремнезема.

И это указывает на удивительно толстую подземную систему магматических водопроводов.

«Для объяснения ультраосновной зоны толщиной примерно 14 километров [8,7 миль] в основании коры потребовалась гораздо более крупная магматическая система, чем мы первоначально ожидали», — сказал Маккей-Чемпион.

Одним из самых больших ограничений InSight является то, что он не был мобильным. Как только он занял свое место на Марсианской Планиции Элизиум, там и остался. Фактически, он все еще находится там сегодня, инертный и без связи с внешним миром с момента его вывода из эксплуатации в 2022 году.

Это означает, что исследователи могли только напрямую ограничить кору под местом приземления. Но они полагают, что геологические процессы вряд ли будут уникальными для этого места.

Подобная сейсмическая граница ранее была обнаружена в тысячах километров от спускаемого аппарата InSight. Кроме того, минеральные данные со всей планеты служат дополнительным подтверждением эволюционного магматизма.

«В совокупности эти наблюдения позволяют предположить, что процессы дифференциации коры, выявленные с помощью InSight, возможно, происходили в обширных регионах Марса», — сказал Маккей-Чемпион.

Идея широко распространенной магматической активности на Марсе может также изменить наше представление об обитаемости на других мирах.

Считается, что тектоническая система Земли является ключевым компонентом в создании и поддержании условий, необходимых для жизни. Если Марс смог построить сложную кору в результате другого геологического процесса, возможно, придется пересмотреть это предположение.

«Наше исследование показывает, что ключевые процессы, связанные с обитаемостью, включая дифференциацию земной коры, долгоживущий магматизм, цикличность летучих веществ, устойчивый перенос тепла и создание химически разнообразной среды, могут происходить без земной тектоники плит», — объяснил Маккей-Чемпион.

«Это расширяет круг типов планет, которые могут поддерживать существование. обитаемые среды, включая те, которые ранее считались непригодными для жизни из-за размера или очевидного отсутствия тектонической активности».

Это не означает, что Марс пригоден или даже был обитаемым. Но это предполагает, что виды геологических процессов, связанных с обитаемыми мирами, могут быть более распространенными, чем считалось ранее.

«Обитаемость может быть достижима в более широком диапазоне планетарных условий, чем мы когда-то предполагали», — сказал Маккей-Чемпион.

Хотя сегодня нет подтвержденных доказательств продолжающегося вулканизма на поверхности Марса, планета, возможно, еще готовит сюрпризы. Наблюдения InSight за недрами Марса позволяют предположить, что мантийный шлейф может подниматься вверх под Elysium Planitia.

Недавние гравитационные наблюдения показывают, что аналогичный шлейф может быть активен под регионом Тарсис.

Этот новый результат предполагает, что Марс, будучи далеко не мертвой планетой, может иметь мощную историю активности, которая длится глубже и дольше, чем мы когда-то предполагали.

Связанный: Perseverance Finds Complex Органические соединения в странных марсианских породах

«Самое большое изменение заключается в том, что Марс больше не выглядит как планета, сформированная в основном простым базальтовым вулканизмом и охлаждением застойной крышки», — сказал Маккей-Чемпион.

«Самое интересное заключается в том, что он предлагает универсальный механизм для построения развитой коры на горячих скалистых планетах без тектоники плит и расширяет круг типов планет, которые могут быть пригодны для жизни. окружающей среды.

«В этом смысле Марс становится примером гораздо более широкого планетарного процесса».

Исследование было опубликовано в журнале Nature Astronomy.