Дивовижі Марса

Колись усередині кори Марса вирували глибокі океани магми. Про це свідчать сейсмічні вимірювання, проведені в рамках місії NASA InSight. У новому дослідженні йдеться про те, що космічний апарат InSight зафіксував марсіанські землетруси, що вказують на наявність межі на глибині 24 км між двома різними типами гірських порід, що утворилися внаслідок існування величезних магматичних басейнів. Їхня наявність може цілком змінити уявлення про ранній розвиток планети. «Одне з головних питань у планетології полягає в тому, чи є Земля унікальною. Якщо Марс зміг сформувати таку складну кору без тектоніки плит, то, можливо, умови, необхідні для придатності до життя, можуть виникнути на більшій кількості планет, ніж ми припускали, в т. ч. тих, які раніше відкидали через їхні розміри або уявну відсутність тектонічної активності», — заявив Джон Вейд із Оксфордського університету.

Раніше не існувало переконливих доказів того, що на Червоній планеті коли-небудь існувала тектоніка плит. Тривалий час учені вважали, що матерія під поверхнею Марса доволі однорідна. Під час місії «InSight» науковці зафіксували сейсмічні зміни, що поширювалися по всьому Марсу. Вони виявили межу між двома шарами кори, однак її існування досі не пояснили.

Дослідники скористалися геотермальними моделями та статистичними даними, щоб визначити два типи гірських порід, які найкраще відповідали сейсмічним даним. Вони дійшли висновку, що на глибині більш ніж 24 км розташований грубий шар мафічних порід, багатих на залізо, магній і кремнезем. Нижче за цю глибину розташована щільніша кристалічна ультрамафічна порода, що містить залізо та магній, але має низький вміст кремнезему.

Вчені вважають, що ця порода зазнала диференціації (щільніший матеріал опустився нижче за легшу породу). Це могло статися лише у величезних магматичних басейнах, які колись утворилися у гігантських порожнинах усередині марсіанської кори. Науковці заявили, що такі магматичні кишені могли простягатися на сотні, а може, навіть на тисячі кілометрів по всій планеті. Ба більше, кожна кишеня, ймовірно, була пов’язана з іншими.

Для дослідників це стало несподіванкою, адже подібний транскорковий магматизм раніше виявляли лише на Землі. Це свідчить про те, що планета могла зазнати певного ступеню геохімічної еволюції та сформувати глибоку, складну геологічну структуру.

Вчені не виключають, що така геологія могла навіть сприяти створенню придатного для життя середовища, повертаючи вуглець назад в атмосферу для підтримки парникового ефекту. Вони вважають, що магма могла піднятися з глибокої мантії Марса, разом із якою прийшли хвилі тепла, що частково розплавили кору, створивши ще більше магми. Обидва ці процеси відбувалися на Землі в архейську еру, яка тривала від чотирьох до 2,5 млрд років тому. На Землі ці процеси сприяли формуванню континентів. На Марсі ж ці процеси, ймовірно, розвивалися не настільки інтенсивно.

За словами науковців, деякі версії припускають, що підйом мантії сприяв формуванню дихотомії між північчю та півднем Марса. На півночі переважають низовини, що могло сприяти утворенню великого океану, а на півдні — високогір’я. «Традиційно ми припускали, що вулканізм на Марсі був відносно простим порівняно зі земним, але це відкриття вказує на те, що на планеті могли існувати масивні, довговічні магматичні системи, здатні розвиватися та переробляти розплавлену породу по всій корі», — розповіла Тоберморі Мак-Кей, провідна авторка дослідження.

Вона додала, що в результаті такої переробки марсіанської кори металеві родовища могли виявитися ближчими до поверхні, ніж передбачалося раніше. За словами докторки, на Марсі може бути значно більше приповерхневих мінеральних багатств, ніж вважалося раніше.

Крім цього, марсохід NASA Curiosity під час чергового підйому марсіанською долиною Валле-Ґранде зробив відкриття, що неабияк зацікавило науковців Лабораторії реактивного руху NASA (JPL). На нових панорамних світлинах дослідники побачили величезну територію, вкриту геологічними утвореннями правильної багатокутної форми — ніби гігантськими стільниками. Подібних структур учені вже знали. Їх називають полігональними розломами — це мережа тріщин у породі, кожна з яких має приблизно 4-8 см у діаметрі. Однак раніше такі утворення знаходили лише на невеликих ділянках, тоді як нова знахідка вирізняється своїм масштабом.

А під час створення 360-градусної панорами Curiosity зафіксував, що багатокутники простягаються настільки далеко, наскільки сягає камера марсохода. Вони навіть вкривають схили сусіднього шестиметрового пагорбу Мірафлорес, що має зовні шар піску. «Ми бачили багато захопливих ландшафтів очима Curiosity, але це море багатогранників захопило наш подих», — розповів Ешвін Васавада із місії JPL у Південній Каліфорнії.

За його словами, команда місії вже взялася детально аналізувати форму та хімічний склад цих структур, адже вони можуть допомогти розкрити історію формування поверхні Марса. Вчені припускають, що подібні багатокутники могли виникнути через різні природні процеси. Частина з них утворилася через висихання стародавнього марсіанського мулу, коли поверхня тріскалася. Інші могли з’явитися внаслідок циклів нагрівання й охолодження або втрати води з ґрунту.

Водночас, за даними NASA, марсіанська атмосфера настільки розріджена, що вдень поблизу екватора освітлений сонцем ґрунт може прогріватися до +24 градусів за Цельсієм, тоді як повітря на висоті людського зросту залишається на рівні нижче за нуль.

Науковці порівнюють цей ефект із двома термометрами: один лежить на нагрітому ґрунті, інший — піднятий приблизно на висоту голови людини. Різницю між ними створюють лише 2 м найрозрідженішого повітря, яке тільки можна уявити.

NASA використовує таке порівняння у своєму путівнику фактами про Марс: весна під ногами і зима над головою. Це не просто цікавий факт, а й ілюстрація фундаментальної особливості марсіанської погоди: на Землі повітря достатньо ефективно переносить тепло, тому температура ґрунту й атмосфери сприймається як єдине ціле. На Марсі ж це два майже не пов'язані між собою шари.

Головна причина — нестача повітря, здатного переносити тепло. Тиск атмосфери біля поверхні Марса становить менш ніж 1 % від земного на рівні моря. Хоча атмосфера здебільшого складається з вуглекислого газу, загальна кількість газу над поверхнею настільки мала, що ефективного теплового обміну між ґрунтом і повітрям майже не відбувається.

Ця розрідженість атмосфери вже не раз ускладнювала роботу марсіанської техніки: гвинтокрилу Ingenuity доводилося розкручувати лопаті з надзвичайною швидкістю, щоб літати в повітрі, густина якого становить лише близько 1 % від земного, а прилад Moxie потребував спеціальної помпи, щоб зібрати достатньо вуглекислого газу для виробництва кисню.

Ці розрахунки підтвердив і марсохід Perseverance. Його прилад Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) фіксує температуру на різних висотах у кратері Єзеро. За типовими спостереженнями, поверхня прогрівалася від мінус 83 перед світанком до +5 градусів за Цельсієм опівдні, тоді як температура повітря становила від мінус 83 до мінус 23 градусів за Цельсієм. Аналіз даних MEDA засвідчив, що основна частина цього температурного перепаду зосереджена в перших 1,45 м над поверхнею, а опівдні градієнт може сягати приблизно 26 градусів за Цельсієм на кожен метр висоти.

Схожу закономірність раніше фіксував і Curiosity в кратері Ґейл: температура ґрунту там була від +3 градусів до мінус 91° градусів за Цельсієм тоді як повітря — від мінус 2 до мінус 75 градусів за Цельсієм. Ґрунт реагував на зміни швидше в обох напрямках — і нагрівався, й охолоджувався активніше за повітря.

Втім, тепла «підошва» аж ніяк не означає комфортні умови для людини. Атмосферний тиск на Марсі надто низький для життя без скафандру, кисню в повітрі практично немає, а поверхню постійно опромінюють ультрафіолетове й іонізуюче випромінювання. Навіть сильний марсіанський вітер через розрідженість повітря переносить значно менше тепла й сили, ніж вітер такої ж швидкості на Землі.