Американские ученые, используя данные, полученные со спутниковых снимков и георадара, провели исследование обширной области на Марсе, сравнимой по размеру с европейским континентом, и обнаружили свидетельства недавней вулканической деятельности. Анализ показал, что лавовые потоки выходили на поверхность через многочисленные трещины около миллиона лет назад, что, в геологическом масштабе времени, соответствует весьма современному периоду. Эта находка ставит под вопрос предположение о том, что интенсивная внутренняя тектоническая активность Красной планеты завершилась миллиарды лет назад, и что с тех пор там происходили извержения лишь отдельных вулканов.
В 2022 году планетологи из Аризонского университета (США) обнаружили под вулканической марсианской равниной Элизий (Elysium Planitia) гигантский мантийный плюм — восходящий поток горячего материала, исходящий из мантии. Над подобными структурами на нашей планете нередко формируются супервулканы или области повышенной вулканической активности.
Учитывая имеющиеся данные, а также данные, 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.
Существует мнение, что интенсивная вулканическая активность на Марсе началась в нойский период (3,5–4,1 миллиарда лет назад) и продолжались на протяжении всего гесперийского периода (согласно мнению ученых, формирование обширных вулканических плато и трапповых провинций на Марсе произошло приблизительно 3,2–3,5 миллиарда лет назад.
Однако около трех миллиардов лет назад, в эпоху, известную как амазонийского периода, в результате продолжающегося геологического процесса вулканическая активность уменьшилась. Извержениям подвергались лишь некоторые вулканы и нечасто. По оценкам планетологов, например, щитовой вулкан Элизий в последний раз извергался приблизительно 60 миллионов лет назад, а возраст самых молодых лавовых образований вулкана Олимп (высотой 26 километров, что делает его высочайшей горой в Солнечной системе) составляет всего два миллиона лет.
В отличие от Земли, на Марсе отсутствует тектоника плит. Вулканическая активность на нашей планете обусловлена регулярными столкновениями тектонических плит, в ходе которых участок земной коры погружается под соседнюю плиту и уходит глубже в мантию. Там его составляющие расплавляются, а затем их часть поднимается на поверхность, обеспечивая питание вулканов.
По мнению ученых, на Марсе существуют только древние вулканы, образовавшиеся миллиарды лет назад над областями подъема мантийной субстанции, известных как плюмы. В течение длительного времени эти вулканы увеличивались в размерах и извергались, однако затем их активность остановилась по причинам, которые пока не выяснены.
Группа планетологов из Аризонского университета, теперь уже под руководством Кристофера Гамильтона ( Christopher Hamilton) — нашла доказательства того, что вулканическая активность на Красной планете продолжалось гораздо дольше, чем предполагалось, а возможно, продолжается и сегодня.
Исследователи под руководством Гамильтона вновь сосредоточились на марсианской равнине Элизий. Это было обусловлено тем, что ранее под ней было зафиксировано проявление мантийного плюма. Кроме того, Элизий представляет собой единственную крупную область, в которой тектоно-магматическая активность началась сравнительно недавно – от двух миллиардов до 500 миллионов лет назад, в зависимости от различных оценок. Таким образом, это достаточно молодой вулканический регион. Следовательно, вероятность сохранения источника активности в недрах под равниной выше, чем в более старых вулканических областях.
Снимки равнины Элизий, сделанные космическими аппаратами, позволили американским ученым провести исследование NASA: Mars Reconnaissance Orbiter и Mars Global Surveyor (прекратил работу в 2006 году). Планетологи использовали изображения в сочетании с данными радиолокационных измерений, полученных с помощью подземного зондирующего радара SHARAD, установленным на борту Mars Reconnaissance Orbiter. Благодаря этому оборудованию исследователи получили возможность изучать слои грунта на глубине до 140 метров.
Специалисты получили сведения о рельефе местности из каталога данных, предоставляемого инструментом Mars Orbiter Laser Altimeter орбитального зонда Mars Global Surveyor.
В ходе исследования ученые охватили территорию около 9,1 миллиона квадратных километров, что приблизительно соответствует площади Европы (10,2 миллиона квадратных километров). Полученные данные с зондов позволили планетологам реконструировать развитие подповерхностных слоев равнины Элизий и представить, какими были местные ландшафты до начала извержений, когда лава стала выходить через многочисленные трещины.
Согласно проведенным измерениям, равнина Элизий состоит из вещества, сформировавшегося в результате сорока извержений, которые происходили в диапазоне от 120 миллионов до одного миллиона лет назад.
Авторы исследования подчеркнули, что некоторые из этих извержений имели значительную мощность. Это противоречит мнению, высказанной другими учеными, о том, что интенсивная вулканическая деятельность прекратилась на Марсе три миллиарда лет назад. В качестве примера, одно из таких извержений заполнило долину Рахвэй ( Rahway Valles) это вещество обладает объемом, превышающим 16 тысяч кубических километров.
Полученные данные свидетельствуют о нескольких масштабных наводнениях на равнине Элизий, которые, скорее всего, были вызваны выходом грунтовых вод через трещины в земной коре. Гамильтон полагал, что эти выбросы происходили во время вулканических извержений, а образовавшиеся в результате наводнений каналы могли прорезать глубокие проломы, которые сейчас фиксируются спутниковыми снимками.
Ученые пришли к заключению, что отсутствие текущей вулканической активности на Марсе не свидетельствует о ее прекращении. Накопленные данные свидетельствуют о том, что вулканы Красной планеты на данный момент находятся в состоянии покоя, но способны активизироваться в любое время.
Результаты работы опубликованы в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.