Ученые обнаружили доказательства существования обширных скрытых магматических систем внутри Марса

Исследователи из Оксфордского университета обнаружили доказательства того, что на Марсе когда-то существовали огромные магматические системы, подобные земным, глубоко под поверхностью планеты, несмотря на то, что на Марсе нет тектоники плит, которая, как считалось ранее, необходима для такого уровня геологической сложности.

Результаты исследования открывают новые возможности для изучения того, как каменистые планеты становятся пригодными для жизни.

Марс часто называют «планетой с неподвижной крышкой»: в отличие от Земли, его поверхность не разделена на движущиеся тектонические плиты. Поскольку тектоника плит на Земле приводит к вулканизму, переработке горных пород и формированию континентов, многие ученые предполагали, что на Марсе отсутствуют условия, необходимые для формирования столь же сложной коры. Однако новое исследование ставит эту точку зрения под сомнение, предполагая, что на Марсе могла сформироваться высокоразвитая кора в результате интенсивной внутренней переработки.

Исследование было основано на данных, полученных в ходе миссии NASA InSight по изучению сейсмических волн от столкновений с метеороидами и марсотрясений — марсианского эквивалента землетрясений.

Исследователи с факультетов наук о Земле и статистики Оксфордского университета использовали эти записи, чтобы изучить загадочную границу, расположенную примерно в 24 километрах (15 милях) под поверхностью Марса. Предыдущие исследования выявили эту границу, но никто не знал, что она собой представляет.

Скрытая граница выходит на первый план

Чтобы проверить гипотезу о том, что граница обозначает переход между двумя разными типами горных пород, команда из Оксфорда сравнила сотни возможных составов горных пород с сейсмическими данными, используя термодинамическое моделирование и статистические методы.

Они обнаружили, что только «ультраосновные» (богатые железом и магнием, но бедные кремнеземом) породы стабильно соответствуют физическим свойствам пород, залегающих ниже 24-километровой границы. В то же время свойства пород, залегающих выше этой границы, лучше соответствуют «основным» (содержащим более высокую долю кремнезема) породам.

Исследователи полагают, что этот погребенный слой, вероятно, образовался там, где расплавленная порода скапливалась глубоко под землей и постепенно разделялась на разные материалы. В результате в основании коры образовался толстый слой плотных кристаллов, а более легкие и зрелые расплавы поднялись вверх. На Земле подобные процессы происходят под вулканическими дугами и связаны с формированием континентов.

Ведущий автор исследования доктор Тобермори Маккей-Чемпион (на момент исследования — факультет наук о Земле Оксфордского университета, ныне — Бристольский университет) сказал: «Мы традиционно полагали, что вулканизм на Марсе был относительно простым по сравнению с вулканизмом на Земле. Но это открытие говорит о том, что на Марсе могли существовать крупные, долгоживущие системы, в которых расплавленная порода эволюционировала и перерабатывалась по всей толще коры. Это открывает захватывающие перспективы в отношении того, насколько распространены такие системы на каменистых планетах за пределами Солнечной системы».

Помимо отдельных марсианских вулканов

Исследование предполагает, что этот слой может простираться в стороны на сотни или даже тысячи километров вокруг северного полушария Марса, что указывает на то, что на Красной планете когда-то существовали огромные взаимосвязанные магматические системы, а не просто отдельные вулканы. Ранее считалось, что это явление — так называемый «транскоррументальный магматизм» — характерно только для Земли.

Эти геологические процессы тесно связаны с формированием атмосфер, океанов и потенциально пригодных для жизни сред на планетах. Например, на Земле геологическая переработка помогает регулировать климат и обеспечивает долгосрочный круговорот воды и других летучих элементов.

Ученые часто предполагали, что тектоника плит необходима для формирования таких условий. Но новые открытия показывают, что планетам не обязательно иметь тектонику плит земного типа, чтобы формировать сложную кору и поддерживать условия, необходимые для жизни.

Соавтор исследования профессор Джон Уэйд (факультет наук о Земле, Оксфордский университет) сказал: «Один из главных вопросов планетологии — уникальна ли Земля. Если на Марсе могла сформироваться такая сложная кора без тектоники плит, то, возможно, условия, необходимые для жизни, могут существовать на большем количестве планет, чем мы предполагали, в том числе на тех, которые ранее отвергались из-за размера или очевидного отсутствия тектонической активности».

Работа основана на сейсмических наблюдениях, проведенных в рамках миссии NASA InSight, в ходе которой в 2018 году на Марс был доставлен первый сейсмометр, позволивший получить беспрецедентно подробные данные о недрах планеты.

Исследование было проведено учеными с факультета наук о Земле Оксфордского университета в сотрудничестве с Бристольским университетом и факультетом статистики Оксфордского университета.