Используя данные, полученные с орбитальных аппаратов, ученые изучили особенности рельефа и минеральный состав высокогорий и равнин в южном полушарии Марса, в частности, в районах Эридина, Киммерии и Сиренум. Результаты исследования оказались весьма неожиданными.
Движение тектонических плит, которое мы наблюдаем на Земле сегодня, сформировалось примерно три миллиарда лет назад. Однако это не свидетельствует о том, что до этого периода поверхность планеты была статичной. Вулканизм и ранние тектонические процессы также активно влияли на её преобразование. Поскольку тектонические процессы претерпели значительные изменения с тех пор, изучение ранних этапов эволюции земной коры затруднено. К счастью, у нас есть Марс и другие каменистые планеты, где древняя кора сохранилась.
Для более глубокого понимания ранней эволюции коры каменистых планет, международная команда исследователей во главе с геологом и планетологом Джозефом Михальски из Гонконгского университета (Китай) сосредоточила свои усилия на районе с неоднородным ландшафтом в южном полушарии Марса: бассейне Эридания, где ранее простиралось древнее море, и территориям, граничащим с ним нагорью Киммерия и холмистой местности Сиренум.
Анализ данных, полученных с орбитальных аппаратов, таких как Mars Global Surveyor, «Марс Одиссей» и Mars Reconnaissance Orbiter, позволил ученым исследовать особенности строения и минералогического состава этих областей. Около 3,5 миллиардов лет назад на них наблюдалась интенсивная вулканическая деятельность, происходившая как на суше, так и под гигантским морем глубиной от 400 до 1200 метров, площадь которого была в три раза больше площади современного Каспийского моря.
По оценке авторов исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy, в регионе Эридания располагалось несколько сотен вулканов. В рамках данного исследования ученые идентифицировали 63 вулкана и классифицировали их по четырем типам: вулканические купола, стратовулканы, пирокластические щиты и вулканические комплексы, образованные кальдерами.
Купола имеют небольшие размеры: их средний диаметр составляет около 14 километров, а высота – приблизительно 0,8 километра. Стратовулканы имеют схожую структуру, но значительно больше – их диаметр достигает 40-80 километров, а высота – до двух-трех километров. Как правило, стратовулканы характеризуются наличием вершины и боковых кратеров, которые нередко связаны между собой разломами.
Пирокластические щиты значительно шире стратовулканов, достигая в диаметре 100 километров при высоте около 1,1 километра. Характерной чертой этих щитов и стратовулканов являются густые сети долин на их склонах, указывающие на интенсивную эрозию пород, из которых они сложены.
В заключение стоит упомянуть комплексы кальдер. Отличительной чертой этих образований являются системы углублений и понижений, строение которых не указывает на воздействие метеоритов. В горных районах Киммерии и на холмистой местности Сирениум исследователи выявили комплексы, состоящие из до 14 подобных впадин.
По сути, эти объекты напоминают известные земные вулканические образования, однако имеют иной диаметр. Это обусловлено более слабой гравитацией (составляющей 38% от земной). В таких условиях вулканическая активность проявляется более взрывообразно, а пирокласты – обломочные горные породы, формирующиеся в результате этой деятельности – распространяются на значительно большие расстояния. В связи с этим, их высота оказывается меньше.
Авторы исследования отмечают, что вулканические структуры отличаются большим разнообразием в своей организации и составе (обилие фельзических минералов) данные, полученные при изучении этих областей, свидетельствуют о возможном переформировании коры и вертикальных тектонических процессах на ранних этапах ее становления. Таким образом, представления о Марсе как о статичном мире, состоящем преимущественно из базальта, были неверными.
Обнаруженные подводные и прибрежные вулканы вызывают особый интерес. Химический состав и физические параметры моря Эридании на раннем Марсе напоминали гидротермальные условия, в которых, по мнению ученых, возникла жизнь на молодой Земле. Таким образом, данное исследование открывает новые возможности для изучения вулканической деятельности на всей Красной планете, а также специфических условий, существовавших в районе Эридания.