Учёные из Аризонского университета обнаружили на марсианской равнине Элизий самые молодые геологические породы вулканического происхождения. Находка представляет собой застывший в системе разломов Борозды Цербера (Cerberus Fossae) пирокластический поток возрастом 53-210 тысяч лет. Это облака из смеси вулканических газов, пепла и обломков пород, которые движутся вниз по склонам вулканам со скоростью в несколько сотен километров в час. Температура внутри пирокластических потоков может достигать 700 градусов Цельсия. Такие свежие отложения позволяют сделать вывод, что Марс может быть вулканически активен до сих пор.
Пирокластический поток на о. Суматра 9 февраля 2015 года. Источник: volcanodiscovery.com
В истории Марса период мощной вулканической активности приходится на конец Гесперийской и начало Амазонской эры, порядка трёх миллиардов лет назад. Это были грандиозные извержения, не похожие на то, что мы привыкли видеть на Земле. Целые моря расплавленного базальта через трещины в коре планеты разливались по низинам, формируя магматические равнины — такой тип вулканизма называется трапповым. Схожие явления привели к образованию тёмных «морей» на Луне и Меркурии. Траппы существовали и на Земле: извергнувшись 250 миллионов лет назад в Сибири, они могли привести к массовому вымиранию и образовали плато Путорана.
Со снижением геологической активности Марса извержения там происходили всё реже и приняли более знакомый нам вид. Многочисленные потухшие вулканы, кратеры от взрывных извержений, следы лавовых и грязевых потоков датируются несколькими сотнями и десятками миллионов лет.
Участок равнины Элизий с «айсбергами» — геологическими плитами, которые по своей морфологии похожи на земные льдины. Очевидно, что когда-то они плавали и раскалывались, но в воде или в лаве — учёные сказать пока не могут. Источник: ESA/DLR
Особенно часто вулканический рельеф встречается на марсианской равнине Элизий. Она расположена между Киммерийской землёй и нагорьем Элизий. На ней есть один крупный вулкан — гора Аполлона — и несколько вулканов поменьше. Ландшафт изобилует такими деталями, как русла пересохших рек, застывшие грязевые и лавовые потоки, столовые горы, разломы-грабены и участки сильно пересечённой местности — хаосы. Большинству из них не больше нескольких десятков миллионов лет. Молодость поверхности на равнине Элизий привлекла к ней большой научный интерес — там совершили посадку марсоходы Spirit и Curiosity, а также автоматическая станция InSight.
Исследовали регион и орбитальные аппараты. Учёные из Аризонского университета использовали данные с орбитальных аппаратов Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) и Mars Odyssey. Снимки с камеры высокого разрешения MRO позволили изучить мелкомасштабную структуру поверхности, оценить возраст небольших кратеров и по их глубине оценить толщину и объём осадочных пород. Камеры и спектрометры обоих орбитальных аппаратов помогли определить степень ветровой эрозии и минералогический состав грунта. Планетологи искали молодые симметричные россыпи вулканического материала — следы пирокластических потоков.
Пирокластические потоки время от времени возникают во время взрывов вулканов на Земле. Эти катастрофические явления часто приводили к гибели людей. Помимо Земли, следы таких явлений находили на Луне и Меркурии. На Марсе, однако, их до сих пор не обнаружили. Вероятно, атмосферная эрозия достаточно быстро стирала следы таких событий, которые могли происходить в прошлом.
Россыпь тёмного песка возле Борозды Цербера, предположительно образовавшаяся после схода пирокластического потока. Источник: NASA/JPL/MSSS/The Murray Lab
Учёные обнаружили любопытную россыпь вещества возле разломов Борозд Цербера (Cerberus Fossae) на равнине Элизий. Она занимает площадь, сравнимую с крупным городом, и образует симметричную фигуру вокруг одного из участков разлома. У вещества в россыпи тёмный окрас, оно обладает низкой теплопроводностью. По-видимому, оно представляет собой мелкий базальтовый песок, богатый магматическим минералом пироксеном с большим содержанием кальция. Своей симметричностью россыпь отличается от обычных следов выбросов пыли из кратеров, которую разносил ветер. Этот след напоминает остатки пирокластических потоков, которые обнаружены на Луне и Меркурии. Выброшенное в результате извержения вещество покрыло нижележащие породы слоем толщиной в несколько десятков сантиметров. Такую же толщину имеют земные отложения вулканического пепла после пирокластического потока — тефры. Возраст обнаруженного следа составляет от 53 до 210 тысяч лет. Это самый молодой след вулканической деятельности из обнаруженных на планете. Его ещё не успел развеять или полностью засыпать свежим песком марсианский ветер, и только благодаря этому его обнаружили. Такая молодость говорит о том, что Марс до сих пор геологически активен. Этот вывод соответствует и данным сейсмометра SEIS станции InSight, который за время работы зафиксировал более 500 марсотрясений.
Современная вулканическая активность на Марсе, скорее всего, проявляется в виде так называемых даек. Это трещины в коре, через которые с большой глубины к поверхности могут проникать магматические расплавы. Это может приводить к таянию подповерхностного льда и возникновению грязевых потоков. Авторы работы выдвинули идею, что условия в таких грязевых потоках на короткое время могут даже становиться пригодными для жизни, напоминая вулканические извержения среди ледников, как в Исландии. И действительно, с орбиты за годы наблюдений было обнаружено множество застывших грязевых потоков, а в атмосфере найдены следы метана, который может образовываться при вулканизме. Возможно, что породивший россыпь источник магмы до сих пор остаётся активным, и именно его тектоническую активность мог фиксировать сейсмометр InSight.
Автор: Дмитрий Логинов
Обложка: Разлом Cerberus Fossae, из которого произошёл вулканический выброс. Источник: NASA/MRO
Источники: phys.org, www.sciencedirect.com, arxiv.org
