Глубоко под Марсом ученые обнаружили признаки обширной магматической системы

Фото из открытых источников

Возможно, Марс сформировал удивительно сложную кору посредством крупных магматических систем, не прибегая к долгое время считавшейся необходимой для этого механизму тектоники плит.

На Марсе нет движущихся тектонических плит, однако глубоко под его поверхностью могут скрываться свидетельства существования обширных, взаимосвязанных магматических систем, которые, как считалось ранее, требовали их наличия. Исследователи из Оксфордского университета обнаружили признаки того, что расплавленная порода когда-то эволюционировала и перерабатывалась в марсианской коре, создавая геологическую сложность, поразительно похожую на процессы на Земле. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Марс считается планетой с «застойной крышкой», потому что, в отличие от Земли, его внешняя поверхность не разделена на движущиеся тектонические плиты. На нашей планете тектоника плит является движущей силой вулканизма, переработки материала и формирования континентов, что заставляет многих исследователей предполагать, что на Марсе не могла бы развиться столь же сложная кора. Новые данные свидетельствуют о том, что обширная внутренняя переработка, возможно, позволила ему это сделать без тектоники, подобной земной.

Ключевая подсказка была получена в результате сейсмических измерений, проведенных миссией НАСА InSight, которые зафиксировали волны, генерируемые ударами метеороидов и марсотрясениями — марсианским аналогом землетрясений. Исследователи из Оксфордского факультета наук о Земле и статистики сосредоточились на необъяснимой границе примерно в 24 километрах под поверхностью. Более ранние исследования обнаружили её, но её геологическое значение оставалось неясным.

Чтобы определить, разделяет ли эта граница различные типы горных пород, исследователи использовали термодинамическое моделирование и статистические методы для сравнения сейсмических наблюдений с сотнями возможных составов горных пород.

Только ультрамафические (богатые железом и магнием, но с низким содержанием кремнезема) породы последовательно воспроизводили физические свойства ниже 24-километровой границы. Выше нее наблюдения лучше объяснялись мафическими (содержащими более высокую долю кремнезема) породами.

Исследователи предполагают, что более глубокий слой образовался в результате накопления расплавленной породы глубоко под землей и ее постепенного разделения на различные компоненты. Плотные кристаллы оставались бы у основания земной коры, в то время как более легкие, более развитые расплавы поднимались бы вверх. Подобные процессы происходят под вулканическими дугами на Земле и связаны с формированием континентов.

Ведущий автор исследования Тобермори Маккей-Чемпион (на момент исследования — кафедра наук о Земле Оксфордского университета, ныне Бристольский университет), сказал: «Традиционно мы предполагали, что вулканизм на Марсе относительно прост по сравнению с земным. Но это открытие предполагает, что на Марсе могут существовать крупные, долгоживущие системы, в которых расплавленная порода эволюционировала и перерабатывалась по всей коре. Это открывает захватывающие возможности для понимания того, насколько распространены такие системы на каменистых планетах за пределами нашей Солнечной системы».

Погребенный слой может простираться горизонтально на сотни или даже тысячи километров по северному полушариу Марса. Если это так, то планета когда-то содержала огромные взаимосвязанные магматические системы, а не скопление простых, изолированных вулканов. Этот процесс, известный как «транскоровый магматизм», ранее считался уникальным для Земли.

Это различие важно, потому что геологическая переработка тесно связана с формированием атмосферы, океанов и потенциально пригодных для жизни сред. На Земле переработка внутри планеты помогает регулировать климат и поддерживает долгосрочное движение воды и других летучих элементов. Тектоника плит часто считается важнейшим фактором поддержания этих процессов.

Данные, полученные на Марсе, позволяют предположить, что каменистые планеты могут иметь сложную кору и некоторые геологические условия, способствующие обитаемости, без тектоники плит, подобной земной.

Соавтор, профессор Джон Уэйд (кафедра наук о Земле, Оксфордский университет), сказал: «Один из главных вопросов в планетологии — уникальна ли Земля. Если Марс смог развить такую сложную кору без тектоники плит, то, возможно, условия, необходимые для обитаемости, могут возникнуть на большем количестве планет, чем мы предполагали, включая те, которые ранее игнорировались из-за их размера или кажущегося отсутствия тектонической активности».

Полученные результаты дополняют наблюдения, сделанные в рамках миссии НАСА InSight, в ходе которой в 2018 году на Марс был установлен первый сейсмометр, предоставивший исследователям беспрецедентный обзор недр планеты.