Считается, что извержения вулканов на Красной планете давно прекратились. Но последние данные показывают, что возможно возобновление их деятельности. Судя по сотрясениям марсианской коры, в ней есть очаги жидкой магмы.
В прошлом все скалистые миры Солнечной системы были горячими. Меркурий, Венера, Земля и Марс полны следов древних извержений. Ключевое слово здесь — «древних», ведь активные вулканы известны только на Земле. Оговорка важна, потому что самое вулканически активное тело Солнечной системы — спутник Юпитера Ио.
Хотя нам не удалось наблюдать действующие вулканы, нельзя утверждать, что их нет. свидетельстваОгнедышащие горы могут быть на Венере, но увидеть их извержение сложно из-за постоянных плотных облаков. Изучать Марс проще, ведь его можно хорошо видеть с орбиты. Вулканологическую станцию «Фарсида-1» Марсианского отделения РАН пока приходится только мечтать (Тарсис, он же Фарсида — огромное вулканическое нагорье на Марсе). прим.редЧетыре года назад на Красной планете зонд InSight установил первый приличный сейсмограф. Благодаря ему получены интригующие данные, о которых пойдет речь ниже. Но сначала расскажем, чем марсианские вулканы отличаются от земных и откуда берутся вообще.
Откуда берутся вулканы
Два столетия назад естествоиспытатели полагали, что внутренняя часть Земли жидкая. Предполагалось, что тонкая твердая кора отделяет нас от океана жидкой магмы, а вулканические жерла — это просто отверстия в коре. Это представление проникло в массовую культуру и до сих пор вводит людей в заблуждение. На самом деле с вулканами все обстоит совсем иначе.
Манта Земли (и других планет) твердая, хотя и нагрета до высоких температур (например, верхняя часть мантии нашей планеты имеет температуру около 1300 – 1500 градусов Цельсия). Да, она подвижна, но скорость перемещения мантийных потоков — лишь считанные сантиметры или миллиметры в год. С такой же скоростью могут «течь» бетонные опоры плохо построенного моста.
Для образования магмы твердые части мантии или коры должны расплавиться. Магма не представляет собой чистое жидкое вещество. Это смесь жидкой фазы, кристаллов и газов, сравнимую с газированной манной кашей. Вулканическая лава — это магма, вылитая на поверхность Земли. Под каждым действующим вулканом находится резервуар магмы — магматический очаг.
Как расплавить вещество верхней мантии? Самый простой способ – нагреть его выше температуры плавления. Восходящий поток вещества из нижней мантии, а возможно, и от самой границы ядра, мантийный плюм, способен сделать это. Нижняя мантия горячее верхней, поэтому «пришелец» несет с собой дополнительное тепло, плавящее окружающие породы.
Можно не искать дополнительное тепло, а снизить температуру плавления вещества до того состояния, когда оно расплавится при обычной температуре. Два пути позволяют это осуществить. Первый — понизить давление на вещество. Когда глубинные массы мантии поднимаются к поверхности, где давление меньше, расплываются. Так образуется магма под вулканами срединно-океанических хребтов в месте мощных восходящих потоков мантийного вещества. Второй путь — добавить воду. Смесь мантийного вещества с водой плавится при температуре, при которой сухая мантия осталась бы твердой. Поэтому и существует Тихоокеанское огненное кольцо по краям Тихоокеанской литосферной плиты, где насыщенные водой породы морского дна погружаются в мантию.
Неземное долголетие
Почвенные вулканы действуют тысячи лет, иногда сотни тысячелетий. Но не миллионы лет. Тектонические плиты перемещаются, не позволяя магматическому очагу долго сохраняться в одном месте. Плиты сдвинут очаг с места над мантийным плюмом или изменят точку поступления воды в мантию.
На Марсе, по мнению учёных, отсутствуют подвижные тектонические плиты и, вероятно, всегда таковыми являлись. Из-за этого очаги магмы могут существовать очень длительное время.
Meteorites of Martian origin. показываютОдин и тот же вулкан мог периодически извергаться на протяжении почти ста миллионов лет, каждый раз выплескивая новые порции лавы и пепла.
С учётом малой силы тяжести на Марсе (38% земной), понятно, почему там находятся самые высокие вулканы Солнечной системы. Самый величественный — Олимп. Его основание диаметром 540 километров трудно назвать даже горой. Полностью увидеть его с поверхности невозможно: большая часть всегда будет скрыта за горизонтом. Высота колосса превышает 21 километр, если считать от подножия. А над условным местным «уровнем моря» гигант возвышается более чем на 24 километра! Другие марсианские вулканы не столь велики, как Олимп, но всё равно впечатляют.
Все следы марсианских извержений очень древние. Самые молодые из них старше двух миллионов лет.
Возраст установливается по количеству метеоритных кратеров. Специалисты знают (по крайней мере, в теории), как часто на Красную планету падают метеориты разных размеров. Из-за слабой эрозии на Марсе кратеры почти не разрушаются. Если на каком-то участке поверхности их мало и они мелкие — значит, этот участок молод.
До недавнего времени отсутствовали свидетельства о наличии на Марсе действующих вулканов. Считалось наиболее вероятным, что их вообще нет. Планеты постепенно охлаждаются, расходуя внутреннее тепло. На Марсе, масса которого меньше массы Земли почти в десять раз, этот процесс зашел очень далеко. В местах с малым количеством подземного тепла трудно ожидать плавления мантии.
Многие эксперты полагают, что множество глубоких трещин на поверхности Земли возникло из-за её остывания. В процессе планета уменьшается в размерах, сжимается, и это приводит к образованию трещин на коре.
Последние сведения вызывают сомнения по поводу «умеренного, скандинавского» характера Марса и его поверхностных трещин.
Трещина в теории
В прошлом году в журнале Икарус появилась интересная публикация. статьяАстрономы нашли на снимках аппарата Mars Reconnaissance Orbiter образование, напоминающее свежие вулканические отложения. Это темное пятно возле одной из борозд Цербера — глубоких трещин в марсианской коре. Пятно почти симметрично и вытянуто не по направлению господствующих ветров. В связи с этим его происхождение трудно объяснить влиянием ветра. Отложения обладают большой теплоемкостью, медленно нагреваясь и остывая. Цвет и эти свойства заставляют предполагать, что они состоят из вулканического минерала пироксена.
Аналогичные образования встречались на Луне и Меркурии, считаясь обычно вулканическими. В отличие от таких же структур на других планетах, марсианское пятно очень молодое – ему от 50 до 200 тысяч лет. Даже на Земле с ее движущимися плитами вулканы такого возраста могут быть действующими, а на Марсе тем более.
Сладкая дрожь открытия
Авторы публикации в журнале Icarus сразу указали, что именно в области борозд Цербера происходили самые мощные землетрясения на Марсе, зарегистрированные прибором InSight. В свежем выпуске журнала Nature Astronomy появилась новая… работаУчёные изучили сведения о многочисленных марсотрясениях. зафиксированоБолее 1300 низкочастотных сотрясений зафиксировано на Марсе. Эксперты отмечают сходство этих сигналов с земными сейсмическими событиями. Возможно, причина подземных толчков не кроется в трещинах коры или редких падениях. метеоритов, а в геологической активности Марса.
Из 24 низкочастотных сотрясений удалось определить расстояние до эпицентра для 18 случаев. Расстояния совпали (в пределах погрешности) с расстоянием до борозд Цербера, где найдены свежие вулканические отложения или что-то подобное.
Но и это ещё не всё. По скорости сейсмических волн можно заключить, что прошли они через жидкую или почти жидкую среду. Мантия, напоминаем, твёрдая. И кора тоже твёрдая. Что тогда может быть жидким? Магма.
Под дном одной из борозд Цербера возможно находится магматический очаг. В таком случае трещина образовалась в результате вулканической катастрофы, а не растрескивания остывающей коры. Жидкая магма может быть извергнута на поверхность. Марсианский вулкан может проснуться.
Два независимых свидетельства — снимки с орбиты и сейсмограммы с поверхности — это немало. Ученые серьезно относятся к понятию «установленный факт». Пресс-служба может заставить их сделать громкое заявление для релиза, но в своем кругу они не спешат с выводами, неторопливо и придирчиво накапливая аргументы. Возможно, однажды на Марсе появится сеть сейсмографов. Приборы измерят поток подземного тепла в разных точках планеты. Образцы пород с краев той самой трещины изучат марсоходы, а то и доставят в земные лаборатории. И тогда можно будет точно сказать, есть ли там магматический очаг. Или нам очень повезет, и орбитальные аппараты сфотографируют процесс извержения.