Ученые смоделировали изменения в коре Марса в течение его истории и пришли к выводу, что ее толщина могла существенно меняться. Из-за этого внутри нее могли образоваться подземные озера и карманы с магмой.
Исследование геологии Марса
Новое исследование изучает, как изменения толщины коры Марса в течение его древней истории могли повлиять на магматическую эволюцию и гидрологические системы планеты. Исследование, опубликованное в журнале Earth and Planetary Science Letters, предполагает, что толстая кора южного нагорья Марса, сформированная миллиарды лет назад, генерировала гранитные магмы и поддерживала огромные подземные водоносные горизонты, бросая вызов давним предположениям о геологическом и гидрологическом прошлом Красной планеты.
Исследование, проведенное под руководством Син-Ти Ли из Университета Райса, демонстрирует, что толстая кора южного нагорья — в некоторых местах до 80 километров – была достаточно горячей в течение Ноахийского и раннего Гесперийского периодов (3-4 миллиарда лет назад), чтобы подвергнуться частичному расплавлению в нижних слоях земной коры. Этот процесс, вызванный радиоактивным нагревом, мог привести к образованию значительного количества кремниевых магм, таких как граниты, и поддержать подземные водоносные горизонты под замерзшим поверхностным слоем.
«Наши результаты указывают на то, что процессы в земной коре Марса были гораздо более динамичными, чем считалось ранее», — сказал Ли, профессор геологии имени Гарри Каротерса Висса и профессор наук о Земле, окружающей среде и планетах.
«Толстая кора на южном нагорье не только могла генерировать гранитные магмы без тектоники плит, но и создать тепловые условия для стабильных подземных водоносных горизонтов — резервуаров жидкой воды — на планете, которую мы часто считали сухой и замерзшей».
Моделирование теплового состояния коры Марса и его результаты
Исследовательская группа, в состав которой входили профессора Университета Райса Радждип Дасгупта и Кирстен Сибах, аспирант Дункан Келлер, аспиранты Джексон Борчардт и Джулинь Чжан и Патрик Макговерн из Института Луны и планет, применила современное тепловое моделирование для реконструкции теплового состояния коры Марса в Ноахийский и ранний Гесперийский периоды. Учитывая такие факторы, как толщина коры, радиоактивное тепловыделение и тепловые потоки мантии, исследователи смоделировали, как тепло влияло на потенциал плавления коры и стабильность подземных вод.
Их модели показали, что регионы с толщиной коры более 50 км подверглись бы повсеместному частичному плавлению, что привело бы к образованию фельзовых магм или непосредственно через дегидратационное плавление, или косвенно через фракционную кристаллизацию промежуточных магм. Более того, благодаря повышенному тепловому потоку толстая кора южного нагорья могла бы поддерживать значительные водоносные горизонты подземных вод, простирающиеся на несколько километров под поверхностью.
Гранитные магмы и подземные водные горизонты
Исследование бросает вызов представлению о том, что граниты являются уникальными для Земли, демонстрируя, что Марс также мог образовывать гранитные магмы с помощью радиогенного нагрева даже без тектоники плит. Эти граниты, вероятно, остаются скрытыми под базальтовыми потоками в южном нагорье, предлагая новое понимание марсианской геологии.
Кроме того, исследование подчеркивает возможное формирование древних систем подземных вод в южных высокогорьях Марса, где высокий поверхностный тепловой поток уменьшал протяженность вечной мерзлоты и создавал стабильные подземные водоносные горизонты. Эти резервуары воды могли периодически открываться в результате вулканической активности или ударов, что приводило к эпизодическим наводнениям на поверхности планеты.
Эти находки имеют значительные последствия для пригодности к жизни, поскольку наличие жидкой воды и способность генерировать гранитные магмы, которые часто содержат элементы, критические для жизни, свидетельствуют о том, что южное нагорье Марса могло быть более гостеприимным для жизни в прошлом, чем считалось ранее.
«На Земле граниты связаны с тектоникой и переработкой воды. Тот факт, что мы видим доказательства подобных магм на Марсе из-за глубокого переплавления коры, подчеркивает сложность планеты и ее потенциал для существования жизни в прошлом».
Исследования ученых и поиск жизни на Марсе
Исследование освещает регионы на Марсе, где будущие миссии могут сосредоточиться на обнаружении гранитных пород или исследовании древних водных резервуаров. Например, большие кратеры и разломы на южном нагорье могут позволить заглянуть в глубинные слои коры планеты.
«Каждое понимание процессов, происходящих в земной коре Марса, приближает нас к ответам на некоторые из самых глубоких вопросов планетарной науки, в том числе о том, как Марс развивался и как он мог поддерживать жизнь, — сказал Сибах. — Наше исследование предоставляет дорожную карту того, где искать и на что обращать внимание в процессе поиска этих ответов».
По материалам phys.org
