Вулканизм на Марсе - Volcanism on Mars - Wikipedia

Маринер 9 изображение Аскрей Монс.[1] Это одно из первых изображений, показывающих, что на Марсе есть большие вулканы.
ФЕМИДА изображение потоков лавы. Обратите внимание на лопастную форму краев.
Использование Земли, чтобы понять, как вода могла повлиять на вулканы на Марсе.

Вулканическая активность, или вулканизм, сыграл значительную роль в геологический эволюция Марс.[2] Ученым известно со времен Маринер 9 миссия 1972 года показала, что вулканические образования покрывают большую часть поверхности Марса. Эти функции включают обширные лава потоки, обширные лавовые равнины, и крупнейшие известные вулканы в Солнечная система.[3][4] Марсианские вулканические образования имеют возраст от Ноахиан (> 3,7 миллиарда лет) до позднего Амазонка (<500 миллионов лет), что указывает на то, что планета была вулканически активна на протяжении всей своей истории,[5] и некоторые предполагают, что это, вероятно, так и сейчас.[6][7][8] Обе земной шар и Марс большой, дифференцированный планеты построен из аналогичных хондритовый материалы.[9] Многие из тех же магматический процессы, происходящие на Земле, также происходили на Марсе, и оба планеты достаточно похожи по составу, чтобы их можно было назвать одинаковыми Магматические породы и минералы.

Вулканизм - это процесс, при котором магма из недр планеты поднимается через корка и извергается на поверхность. Изверженные материалы состоят из расплавленной породы (лава ), горячий осколочный мусор (тефра или ясень), и газы. Вулканизм - это основной способ высвобождения внутреннего тепла планетами. Извержения вулканов производят характерные формы рельефа, камень типы и местности которые дают представление о химическом составе, тепловое состояние, и история недр планеты.[10]

Магма представляет собой сложную высокотемпературную смесь расплавленных силикаты, приостановленный кристаллы, и растворенные газы. Магма на Марсе, вероятно, поднимается таким же образом, как и на Земле.[11] Поднимается через нижнюю корку в диапирический тела менее плотные, чем окружающий материал. Когда магма поднимается, она в конечном итоге достигает областей с более низкой плотностью. Когда плотность магмы совпадает с плотностью вмещающей породы, плавучесть нейтрализуется, и тело магмы останавливается. На этом этапе может образоваться магматическая камера и распространились по горизонтали в сеть дамбы и подоконники. Впоследствии магма может остыть и затвердеть, образуя интрузивные магматические тела (плутоны ). По оценкам геологов, около 80% магмы, образующейся на Земле, останавливается в коре и никогда не достигает поверхности.[12]

Схематические диаграммы, показывающие принципы фракционной кристаллизации в магма. При охлаждении состав магмы изменяется, поскольку из расплава кристаллизуются различные минералы. 1: оливин кристаллизуется; 2: оливин и пироксен кристаллизоваться; 3: пироксен и плагиоклаз кристаллизоваться; 4: плагиоклаз кристаллизуется. На дне резервуара магмы находится кумулировать рок формы.

По мере того, как магма поднимается и охлаждается, ее состав претерпевает множество сложных и динамичных изменений. Более тяжелые минералы могут кристаллизоваться и оседать на дно магматической камеры. Магма может также ассимилировать части вмещающей породы или смешиваться с другими порциями магмы. Эти процессы изменяют состав оставшегося расплава, так что любая магма, достигающая поверхности, может быть химически сильно отличается от своего родительского расплава. Магмы, которые были изменены таким образом, считаются «эволюционировавшими», чтобы отличить их от «примитивных» магм, которые больше напоминают состав их мантия источник. (Видеть магматическая дифференциация и фракционная кристаллизация.) Более высокоразвитые магмы обычно фельзический, обогащенный кремнезем, летучие вещества, и другие легкие элементы по сравнению с богатыми железом и магнием (мафический ) примитивные магмы. Степень и степень, в которой магмы эволюционируют с течением времени, являются показателем уровня внутреннего тепла и тепла на планете. тектонический Мероприятия. Континентальная кора Земли состоит из развитых гранитный породы, которые образовались в результате многих эпизодов магматической переработки. Образовавшиеся изверженные породы гораздо реже встречаются на холодных мертвых телах, таких как Луна. Марс, занимающий промежуточное положение между Землей и Луной, считается промежуточным по уровню магматической активности.

На меньших глубинах коры литостатическое давление на теле магмы уменьшается. Пониженное давление может вызвать появление газов (летучие вещества ), такие как двуокись углерода и водяной пар, чтобы раствориться из расплава в пену из пузырьков газа. В зарождение пузырьков вызывает быстрое расширение и охлаждение окружающего расплава, образуя стеклянные осколки, которые могут взорваться, когда тефра (также называемый пирокластика ). Мелкозернистую тефру обычно называют вулканический пепел. Будет ли вулкан извергаться взрывом или извержением в виде текучей лавы, зависит от состава расплава. Фельзические магмы андезитовый и риолитовый композиция имеет тенденцию к взрывному извержению. Они очень вязкий (густой и липкий) и богат растворенными газами. С другой стороны, основные магмы имеют низкое содержание летучих веществ и обычно интенсивно извергаются, когда базальтовый потоки лавы. Однако это только обобщения. Например, магма, которая внезапно вступает в контакт с грунтовыми или поверхностными водами, может сильно извергаться в результате паровых взрывов, называемых гидромагматическими (фреатомагматический или же фреатический ) высыпания. Извергающиеся магмы также могут вести себя по-разному на планетах с различным внутренним составом, атмосферой и атмосферой. гравитационные поля.

Различия в вулканических стилях Земли и Марса

Планета Марс – летучие газы (Марсоход Curiosity, Октябрь 2012 г.)

Самая распространенная форма вулканизма на Земле - базальтовая. Базальты находятся экструзионный огненный породы образовались в результате частичного плавления верхней мантии. Они богаты железом и магнием (мафический ) минералы и обычно темно-серого цвета. Основной тип вулканизма на Марсе почти наверняка тоже базальтовый.[13] На Земле базальтовые магмы обычно извергаются в виде потоков очень жидких, которые либо выходят непосредственно из жерл, либо образуются в результате слияния расплавленных сгустков в основании. огненные фонтаны (Гавайское извержение ). Эти стили также распространены на Марсе, но более низкая гравитация и атмосферное давление на Марсе позволяют зарождению пузырьков газа (см. Выше) происходить быстрее и на большей глубине, чем на Земле. Как следствие, марсианские базальтовые вулканы также способны извергать большие количества пепла в Плинианский стиль высыпания. При плинианском извержении горячий пепел попадает в атмосферу, образуя огромный конвективный столб (облако). Если недостаточно атмосферы, колонка может разрушиться, образуя пирокластические потоки.[14] Плинианские извержения редки в базальтовых вулканах на Земле, где такие извержения чаще всего связаны с богатыми кремнеземом. андезитовый или же риолитовый магмы (например, Mount St. Helens ).

Потому что нижняя гравитация Марса производит меньше плавучесть силы на магму, поднимающуюся через кору, магматические очаги Считается, что питающие вулканы на Марсе более глубокие и большие, чем на Земле.[15] Если магматическое тело на Марсе должно подойти достаточно близко к поверхности, чтобы извергнуться до затвердевания, оно должно быть большим. Следовательно, извержения на Марсе реже, чем на Земле, но имеют огромный масштаб и частоту извержений, когда они происходят. Как это ни парадоксально, более низкая гравитация Марса также допускает более длительные и более широкие потоки лавы. Извержения лавы на Марсе могут быть невообразимо огромными. Огромный поток лавы размером с государство Орегон недавно был описан в западных Элизиум Планиция. Считается, что поток бурно образовался в течение нескольких недель и считается одним из самых молодых потоков лавы на Марсе.[16][17]

Первый Вид дифракции рентгеновских лучей из Марсианский грунт – CheMin анализ выявляет минералы (в том числе полевой шпат, пироксены и оливин ) наводящий на мысль о "выдержанном базальтовые почвы " из Гавайские вулканы (Марсоход Curiosity в "Rocknest ", 17 октября 2012 г.).[18] Каждое кольцо представляет собой дифракционный пик, который соответствует определенному расстоянию атом-атом, которое достаточно уникально для идентификации минералов. Меньшие кольца соответствуют более крупным элементам и наоборот.

В тектонический Настройки вулканов на Земле и Марсе очень разные. Большинство активных вулканов на Земле образуют длинные линейные цепочки вдоль границ плит либо в зонах, где литосфера разносится (расходящиеся границы ) или будучи подчиненный обратно в мантию (сходящиеся границы ). Потому что на Марсе сейчас нет тектоника плит, вулканы там не имеют такой глобальной картины, как на Земле. Марсианские вулканы больше похожи на земные вулканы средней плиты, такие как вулканы в Гавайские острова, которые, как считается, образовались на стационарном мантийный шлейф.[19] (Видеть горячая точка.) парагенетический тефра от гавайца шлаковый конус был добыт для создания Имитатор марсианского реголита для использования исследователями с 1998 года.[20][21]

Самые большие и самые заметные вулканы на Марсе находятся в Фарсида и Элизиум регионы. Эти вулканы поразительно похожи на щитовые вулканы на земле. Оба имеют пологие склоны и вершины. кальдеры. Основное различие между марсианскими щитовыми вулканами и земными заключается в размерах: щитовые вулканы Марса действительно колоссальны. Например, самый высокий вулкан на Марсе, Olympus Mons, имеет диаметр 550 км и высоту 21 км. По объему он почти в 100 раз больше, чем Мауна-Лоа в Гавайи, крупнейший щитовой вулкан на Земле. Геологи считают, что одна из причин того, что вулканы на Марсе могут вырасти такими большими, заключается в том, что на Марсе отсутствует тектоника плит. Литосфера Марса не скользит по верхней мантии (астеносфера ), как и на Земле, лава из стационарной горячей точки способна накапливаться в одном месте на поверхности в течение миллиарда лет или дольше.

17 октября 2012 г. Марсоход Curiosity на планета марс в "Rocknest "выполнил первый Рентгеноструктурный анализ из Марсианский грунт. Результаты марсохода CheMin анализатор выявили наличие нескольких минералов, в том числе полевой шпат, пироксены и оливин, и предположил, что марсианский грунт в образце был похож на «выветрившийся» базальтовые почвы " из Гавайские вулканы.[18] В июле 2015 года тот же марсоход идентифицировал тридимит в образце породы из кратера Гейла, что заставило ученых поверить в то, что кремниевый вулканизм мог играть гораздо более важную роль в вулканической истории планеты, чем считалось ранее.[22]

Вулканическая провинция Фарсида

MOLA цветная карта затененного рельефа западного полушария Марса с Фарсида выпуклость (оттенки красного и коричневого). Высокие вулканы кажутся белыми.
Викинг орбитальный снимок трех Фарсис Монтес: Арсия Монс (Нижний), Павонис Монс (в центре) и Аскрей Монс (верх)

В западном полушарии Марса преобладает массивный вулканотектонический комплекс, известный как Фарсида регион или выпуклость Фарсиды. Это огромное возвышенное сооружение имеет диаметр в тысячи километров и покрывает до 25% поверхности планеты.[23] В среднем на 7–10 км над датумом (уровень марсианского «моря») Фарсида содержит самые высокие возвышенности на планете. Три огромных вулкана, Аскрей Монс, Павонис Монс, и Арсия Монс (вместе известный как Фарсис Монтес ), выровнены с северо-востока на юго-запад вдоль гребня выпуклости. Обширный, огромный Альба Монс (бывшая Альба Патера) занимает северную часть региона. Огромный щитовой вулкан Olympus Mons лежит у главного выступа на западной окраине провинции.

Выступление Фарсиды, образованное бесчисленными поколениями лавовых потоков и пепла, содержит одни из самых молодых лавовых потоков на Марсе, но считается, что оно очень древнее. Геологические данные показывают, что большая часть массы Фарсиды находилась на месте к концу Ноевского периода, примерно 3,7 миллиарда лет назад (Гья).[24] Фарсида настолько массивна, что поставила огромные подчеркивает на планете литосфера, генерируя огромные трещины растяжения (грабенс и рифтовые долины ), которые простираются на полпути вокруг планеты.[25] Масса Фарсиды могла даже изменить ориентацию оси вращения Марса, вызвав изменения климата.[26][27]

Фарсис Монтес

Топографическая карта с центром на Олимпе и Фарсиде

Три Фарсис Монтес находятся щитовые вулканы с центром около экватора на долготе 247 ° в.д. Все они имеют диаметр несколько сотен километров и высоту от 14 до 18 км. Арсия Монс, самая южная из группы, имеет большую кальдеру на вершине, шириной 130 километров (81 милю) и глубиной 1,3 километра (0,81 мили). Павонис Монс У среднего вулкана есть две вложенные кальдеры, причем меньшая из них имеет глубину почти 5 километров (3,1 мили). Аскрей Монс на севере имеет сложный набор взаимосвязанных кальдер и долгую историю извержений, которые, как полагают, охватывают большую часть истории Марса.[28]

Три горы Tharsis Montes находятся на расстоянии около 700 километров (430 миль) друг от друга. Они показывают характерное выравнивание северо-восток-юго-запад, которое вызывало некоторый интерес. Керауний Толус и Ураниус Монс следуют той же тенденции на северо-восток, и выступы молодых лавовых потоков на флангах всех трех Tharsis Montes выровнены в одной ориентации с северо-востока на юго-запад. Эта линия четко обозначает главную структурную особенность марсианской коры, но ее происхождение неясно.

Толи и патеры

Помимо больших щитовых вулканов, Фарсида содержит ряд небольших вулканов, называемых толи и патеры. Толи - это куполообразные постройки с более крутыми боковыми сторонами, чем большие щиты Фарсиды. Их центральные кальдеры также довольно велики по сравнению с диаметром основания. Плотность ударных кратеров на многих толи указывает на то, что они старше, чем большие щиты, образовавшиеся в период между поздним ноахом и ранним геспером. Керауний Толус и Ураниус Толус имеют плотные боковые стороны, что свидетельствует о том, что боковые поверхности состоят из легко разрушаемого материала, например, ясеня. Возраст и морфология толи убедительно свидетельствуют о том, что толи представляют собой вершины старых щитовых вулканов, которые были в значительной степени погребены большими толщами более молодых потоков лавы.[29] По некоторым оценкам, Tharsis tholi может быть погребен под слоем лавы до 4 км.[30]

Патера (мн. лат. paterae) в переводе с латыни означает неглубокая поилка. Этот термин применялся к некоторым плохо очерченным кратерам с зубчатыми краями, которые на ранних изображениях космических аппаратов представляли собой большие вулканические кальдеры. Меньшие патеры в Tharsis, по-видимому, морфологически похожи на толи, за исключением более крупных кальдер. Как и толи, Tharsis paterae, вероятно, представляют собой вершины более крупных, ныне погребенных щитовых вулканов. Исторически термин патера использовался для описания всего здания некоторых вулканов на Марсе (например, Альба Патера). В 2007 г. Международный астрономический союз (IAU) пересмотрели термины Альба Патера, Ураниус Патера, и Улисс Патера относиться только к центральным кальдерам этих вулканов.[31]

Olympus Mons

Основная статья: Olympus Mons

Olympus Mons это самый молодой и самый высокий большой вулкан на Марсе. Он расположен в 1200 км к северо-западу от горы Фарсис, недалеко от западного края выступа Фарсида. Его вершина находится на 21 км выше точки отсчета (уровень «моря» Марса) и имеет центральный кальдерный комплекс, состоящий из шести вложенных кальдер, которые вместе образуют впадину шириной 72 x 91 км и глубиной 3,2 км. Как щитовой вулкан, он имеет чрезвычайно низкий профиль с пологими склонами в среднем от 4 до 5 градусов. Вулкан образован тысячами отдельных потоков очень текучей лавы. У подножия вулкана лежит нерегулярный уступ высотой до 8 км, образующий своего рода пьедестал, на котором находится вулкан. В различных местах вокруг вулкана можно увидеть огромные потоки лавы, простирающиеся на прилегающие равнины, зарывая откос. На изображениях среднего разрешения (100 м / пиксель) поверхность вулкана имеет тонкую радиальную текстуру из-за бесчисленных потоков и выровненный каналы лавы, обрамляющие его бока.

  • Широкий вид на ореол Olympus Mons, откос и кальдера

  • Широкий вид на лаву, стекающую со скалы вокруг горы Олимп, как видно с CTX

  • Крупным планом - лава, движущаяся по утесу вокруг горы Олимп, как это видела HiRISE в рамках программы HiWish

  • Лава течет на Olympus Mons с помеченными старыми и младшими потоками, как это видно из HiRISE в рамках программы HiWish

Альба Монс (Альба Патера)

  • MOLA Карты с заштрихованным рельефом, показывающие местонахождение Альбы Монс

Альба Монс, расположенный в северной части региона Фарсида, представляет собой уникальную вулканическую структуру, аналогов которой нет ни на Земле, ни где-либо еще на Марсе. Склоны вулкана имеют чрезвычайно низкие склоны, характеризующиеся обширными потоками лавы и каналами. Средний склон горы Альба Монс составляет всего около 0,5 °, что более чем в пять раз ниже, чем склоны других вулканов Фарсиды. Вулкан имеет центральное сооружение шириной 350 км и высотой 1,5 км с двойным комплексом кальдер на вершине. Центральное здание окружает неполное кольцо трещин. Потоки, связанные с вулканом, прослеживаются до 61 ° северной широты на север и до 26 ° северной широты. Если учесть эти широко распространенные поля потоков, вулкан простирается на огромные 2000 км с севера на юг и на 3000 км с востока на запад, что делает его одним из самых обширных вулканических образований в Солнечной системе.[32][33][34] Большинство геологических моделей предполагают, что Альба-Монс состоит из высокожидкостных потоков базальтовой лавы, но некоторые исследователи определили возможные пирокластический отложения на склонах вулкана.[35][36] Потому что Альба Монс лжет противоположный к Ударный бассейн Эллада, некоторые исследователи предположили, что образование вулкана могло быть связано с ослаблением земной коры из-за Воздействие Эллады, который произвел сильные сейсмические волны которые сосредоточены на противоположной стороне планеты.[37]

Вулканическая провинция Элизиум

MOLA вид на провинцию Элизиум. Элизиум Монс находится в центре. Альбор Толус и Гекат Толус находятся внизу и вверху соответственно.

Меньший вулканический центр находится в нескольких тысячах километров к западу от Фарсиды в Элизиум. Вулканический комплекс Элизиум имеет диаметр около 2000 километров и состоит из трех основных вулканов: Элизиум Монс, Гекат Толус, и Альбор Толус. Северо-западная окраина провинции характеризуется крупными руслами (Granicus и Tinjar Валлес), которые возникают из нескольких грабенс на флангах Элизиум Монс. Грабены могли образоваться из недр. дамбы. Дайки могли разрушить криосфера, выпуская большие объемы грунтовых вод для образования каналов. С каналами связаны широко распространенные осадочные отложения, которые могли образоваться из-за селей или лахары.[38] Считается, что группа вулканов Элизиум несколько отличается от вулкана Фарсис-Монтес тем, что в развитии первого были задействованы как лавы, так и вулканы. пирокластика.[39]

Элизиум Монс - крупнейшее вулканическое сооружение в провинции. Его диаметр 375 км (в зависимости от определения базы) и 14 км высота. На ее вершине есть простая простая кальдера шириной 14 км и глубиной 100 м. Вулкан имеет отчетливо конический профиль, что заставляет некоторых называть его стратокон;[40] однако, учитывая преимущественно низкие склоны, это, вероятно, щит. Elysium Mons составляет лишь пятую часть тома Arsia Mons.[38]

Гекат Толус имеет 180 км в поперечнике и 4,8 км в высоту. Склоны вулкана сильно изрезаны каналами, что позволяет предположить, что вулкан состоит из легко разрушаемого материала, такого как вулканический пепел. Происхождение каналов неизвестно; их приписывают лаве, потокам пепла или даже снегу или дождю.[41] Альбор Толус, самый южный из вулканов Элизиума, имеет диаметр 150 км и высоту 4,1 км. Его склоны более гладкие и менее изрезаны кратерами, чем склоны других вулканов Элизиума.[42]

Syrtis Major

Syrtis Major Planum огромный щитовой вулкан гесперианского возраста, расположенный в характеристика альбедо носящий то же имя. Диаметр вулкана составляет 1200 км, а высота - всего 2 км.[43] Он имеет две кальдеры, Мероэ Патера и Нили Патера. Исследования регионального гравитационного поля предполагают, что под поверхностью находится застывший магматический очаг толщиной не менее 5 км.[44] Сиртис Майор представляет интерес для геологов тем, что дацит и гранит были обнаружены там с орбитального космического корабля. Дациты и граниты - это породы, богатые кремнеземом, которые кристаллизуются из более химически развитой и дифференцированной магмы, чем базальт. Они могут образовываться в верхней части магматического очага после тяжелых минералов, таких как оливин и пироксен (содержащие утюг и магний ), осели на дно.[45] Дациты и граниты очень распространены на Земле, но редко на Марсе.

Аравия Терра

Аравия Терра это большой горный регион на севере Марса, расположенный в основном в Четырехугольник Аравии. Несколько кратеров неправильной формы, обнаруженных в этом регионе, представляют собой тип горных вулканических построек, которые в совокупности представляют марсианскую магматическую провинцию.[5] Рельефные патеры в регионе обладают рядом геоморфических особенностей, включая структурный обвал, эффузивный вулканизм и эксплозивные извержения, которые похожи на земные. супервулканы.[5] Загадочные горные хребты равнины в этом регионе, возможно, были частично образованы связанным потоком лавы.[5]

Хайлендские патеры

Викинг вид с орбитального аппарата Peneus Patera (слева) и Amphitrites Patera (справа). Оба являются древними вулканическими постройками к юго-западу от Эллады.

В южном полушарии, особенно вокруг ударного бассейна Эллады, есть несколько плоских вулканических структур, называемых высокогорными патерями.[46] Эти вулканы являются одними из самых старых идентифицируемых вулканических построек на Марсе.[47] Они характеризуются чрезвычайно низкими профилями с сильно размытыми гребнями и каналами, расходящимися наружу от деградированного центрального комплекса кальдеры. Они включают Hadriaca Patera, Амфитриты Патера, Тиррена Патера, Пенеус Патера, и Питюса Патера. Геоморфологические данные свидетельствуют о том, что высокогорные патеры образовались в результате сочетания потоков лавы и пирокластика от взаимодействия магмы с водой. Некоторые исследователи предполагают, что расположение горных патер вокруг Эллады связано с глубокими трещинами, вызванными ударом, который обеспечил каналы для магмы, поднимающейся на поверхность.[48][49][50] Хотя они не очень высокие, некоторые патеры покрывают большие площади - например, Amphrites Patera покрывают большую площадь, чем Olympus Mons.

Вулканические равнины

На Марсе широко распространены вулканические равнины. Обычно различают два типа равнин: те, где особенности потока лавы являются обычными, и те, где особенности потока обычно отсутствуют, но вулканическое происхождение определяется другими характеристиками. Равнины с обильными потоками лавы встречаются в крупных вулканических провинциях Фарсис и Элизиум и вокруг них.[51] Характеристики потока включают в себя морфологии потока как с листовым, так и с трубчатым и канальным потоком. Пластовые потоки показывают сложные, перекрывающиеся лепестки потока и могут простираться на многие сотни километров от их источников.[52] Лава потоки могут образовывать лавовая труба когда открытые верхние слои лавы остывают и затвердевают, образуя крышу, в то время как лава внизу продолжает течь. Часто, когда вся оставшаяся лава покидает трубу, крыша обрушивается, образуя канал или линию ямочных кратеров (катена ).[53]

Необычный тип потока встречается на равнинах Цербера к югу от Элизиума и в Амазонии. Эти потоки имеют прерывистую пластинчатую текстуру, состоящую из темных плит километрового масштаба, заключенных в матрицу светлых тонов. Они были приписаны сплавляемым плитам застывшей лавы, плавающим на все еще расплавленной поверхности. Другие утверждали, что сломанные плиты представляют паковый лед замерзшие над морем, скопившимся в этом районе после массового сброса грунтовых вод из Cerberus Fossae площадь.

Второй тип вулканических равнин (гребневые равнины) характеризуется обильным морщинки. Особенности вулканических потоков редки или отсутствуют. Считается, что гребневые равнины являются областями обширных паводковые базальты, по аналогии с лунная мария. Гребневые равнины составляют около 30% поверхности Марса.[54] и наиболее заметны в Лунаэ, Гесперии и Малеа-Плана, а также на большей части северных низменностей. Все хребтовые равнины имеют гесперианский возраст и представляют собой тип вулканизма, преобладающий в то время во всем мире. Гесперианский период назван в честь хребтовых равнин в Hesperia Planum.

Возможный текущий вулканизм

HiRISE изображение возможных шишек без корней к востоку от региона Элизиум. Считается, что цепочки колец были вызваны паровыми взрывами, когда лава перемещалась по земле, богатой водяным льдом.
"Безкорневые шишки " на Марс - из-за потоки лавы взаимодействуя с воды (ТОиР, 4 января 2013 г.) (21 ° 57′54 ″ с.ш. 197 ° 48′25 ″ в.д. / 21,965 ° с. Ш. 197,807 ° в. / 21.965; 197.807)

Ученые никогда не регистрировали активное извержение вулкана на поверхности Марса;[55] более того, поиски тепловых сигнатур и изменений поверхности в течение последнего десятилетия не дали никаких положительных доказательств активного вулканизма.[7]

Однако Европейское космическое агентство Марс Экспресс орбитальный аппарат сфотографировал потоки лавы, которые, согласно интерпретации в 2004 году, произошли в течение последних двух миллионов лет, что указывает на относительно недавнюю геологическую активность.[56] Согласно обновленному исследованию 2011 года, самые молодые потоки лавы произошли за последние несколько десятков миллионов лет.[57] Авторы считают, что этот возраст делает возможным то, что Марс еще не является вулканически потухшим.[7][57]

В На виду миссия посадочного модуля определит, есть ли сейсмическая активность, измерить количество теплового потока изнутри, оценить размер Марса. основной и является ли ядро ​​жидким или твердым.[58]

В ноябре 2020 года астрономы сообщили о недавно обнаруженных доказательствах вулканической активности 53000 лет назад на поверхности Земли. планета марс. Такая деятельность могла бы обеспечить окружающую среду с точки зрения энергии и химикатов, необходимых для поддержки формы жизни.[59][60]

Вулканы и лед

Считается, что в недрах Марса присутствует большое количество водяного льда. Взаимодействие льда с расплавленной горной породой может привести к появлению различных форм рельефа. На Земле, когда горячий вулканический материал вступает в контакт с поверхностным льдом, большие количества жидкой воды и грязи могут образовывать катастрофические потоки вниз по склону в виде массивных масс. селевые потоки (лахары ). Некоторые каналы в марсианских вулканических областях, например Град Валлис возле Элизиум Монс, возможно, были вырезаны или изменены лахарами аналогичным образом.[61] Лава, текущая по водонасыщенному грунту, может вызвать бурное извержение воды в результате взрыва пара (см. фреатическое извержение ), образуя небольшие вулканоподобные формы рельефа, называемые псевдократеры, или шишки без корней. В Элизиуме встречаются черты, напоминающие земные шишки без корней. Amazonis, и Исидис и Chryse Planitiae.[62] Также фреатомагматизм вызывают кольца из туфа или же туфовые шишки на Земле и ожидается существование подобных форм рельефа на Марсе.[63] Их существование было предложено из Непентес /Amenthes область, край.[64] Наконец, когда вулкан извергается под ледяным покровом, он может образовывать отчетливую, похожую на мезу форму рельефа, называемую туя или столовая гора. Некоторые исследователи[65] приводят геоморфологические свидетельства того, что многие слоистые внутренние отложения в Valles Marineris может быть марсианским эквивалентом туи.

ФЕМИДА изображение Град Валлис. Эта долина могла образоваться, когда извержения вулканического комплекса Элизиум Монс растопили землю или поверхностный лед.

Тектонические границы

На Марсе открыты тектонические границы. Долина Маринера - это скользящая по горизонтали тектоническая граница, разделяющая две основные частичные или полные плиты Марса. Недавнее открытие предполагает, что Марс геологически активен с появлением за миллионы лет.[66][67][68]Были и предыдущие свидетельства геологической активности Марса. В Mars Global Surveyor (MGS) обнаружили магнитные полосы в коре Марса,[69] особенно в Phaethontis и Четырехугольники Эридании. Магнитометр на MGS обнаружил полосы намагниченной коры шириной 100 км, идущие примерно параллельно на расстояние до 2000 км. Эти полосы чередуются по полярности: северный магнитный полюс одного направлен вверх от поверхности, а северный магнитный полюс другого направлен вниз. Когда подобные полосы были обнаружены на Земле в 1960-х годах, они были восприняты как свидетельство тектоника плит. Однако есть некоторые различия между магнитные полосы на Земле и на Марсе. Марсианские полосы шире, намагничены гораздо сильнее и не выходят за пределы зоны спрединга средней коры. Поскольку возраст области с магнитными полосами составляет около 4 миллиардов лет, считается, что глобальное магнитное поле, вероятно, существовало в течение только первые несколько сотен миллионов лет жизни Марса. В то время температура расплавленного железа в ядре планеты могла быть достаточно высокой, чтобы создать из него магнитное динамо. Более молодая порода не показывает полос. Когда расплавленная порода содержит магнитный материал, например гематит (Fe2О3), охлаждается и затвердевает в присутствии магнитного поля, он намагничивается и принимает полярность фонового поля. Этот магнетизм теряется только в том случае, если порода впоследствии нагревается выше Температура Кюри, что составляет 770 ° C для чистого железа, но ниже для оксидов, таких как гематит (примерно 650 ° C) или магнетит (примерно 580 ° C).[70] Магнетизм, оставшийся в горных породах, является записью магнитного поля при затвердевании породы.[71]

Магнетизм земной коры Марса

Вулканические особенности Марса можно сравнить с земными геологические горячие точки. Павонис Монс - это середина трех вулканов (вместе известных как Тарсис Монтес) на выступе Фарсиды недалеко от экватора планеты Марс. Другие вулканы Фарсиды - это Аскрей Монс и Арсия Монс. Три горы Фарсис вместе с небольшими вулканами на севере образуют прямую линию. Такое расположение предполагает, что они были сформированы пластиной коры, движущейся над горячей точкой. Такое устройство существует в земных Тихий океан как Гавайские острова. Гавайские острова расположены по прямой линии, самые молодые - на юге, а самые старые - на севере. Геологи полагают, что плита движется, в то время как стационарный шлейф горячего воздуха магма поднимается и пробивает кору, образуя вулканические горы. Однако считается, что самый большой вулкан на планете, Олимп Монс, образовался, когда плиты не двигались. Olympus Mons мог образоваться сразу после того, как движение платформы прекратилось. Равнины Марса, похожие на кобыл, имеют возраст примерно от 3 до 3,5 миллиардов лет.[72] Гигантские щитовые вулканы моложе, они образовались от 1 до 2 миллиардов лет назад. Olympus Mons может быть «всего лишь 200 миллионов лет».[73]

Норман Х. Слип, профессор геофизики Стэнфордского университета, описал, как три вулкана, образующие линию вдоль хребта Фарсис, могут быть потухшими островодужными вулканами, такими как цепь японских островов.[74]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "История". www.jpl.nasa.gov. В архиве из оригинала от 3 июня 2016 г.. Получено 3 мая 2018.
  2. ^ Head, J.W. (2007). Геология Марса: новые открытия и нерешенные вопросы в Геология Марса: данные наземных аналогов, Чепмен, М., Эд; Издательство Кембриджского университета: Кембридж, Великобритания, стр. 10.
  3. ^ Масурский, Х .; Масурский, Гарольд; Сондерс, Р. С. (1973). «Обзор геологических результатов с Mariner 9». J. Geophys. Res. 78 (20): 4009–4030. Bibcode:1973JGR .... 78.4031C. Дои:10.1029 / JB078i020p04031.
  4. ^ Карр, Майкл Х. (1973). «Вулканизм на Марсе». Журнал геофизических исследований. 78 (20): 4049–4062. Bibcode:1973JGR .... 78.4049C. Дои:10.1029 / JB078i020p04049.
  5. ^ а б c d Михальский, Джозеф Р .; Бличер, Джейкоб Э. (3 октября 2013 г.). «Супервулканы в древней вулканической провинции в Аравии Терра, Марс». Природа. 502 (7469): 46–52. Bibcode:2013Натура.502 ... 47М. Дои:10.1038 / природа12482. PMID  24091975.
  6. ^ Карр 2006, п. 43
  7. ^ а б c «Охота на молодые потоки лавы». Письма о геофизических исследованиях. Красная планета. 1 июня 2011 г. В архиве из оригинала 4 октября 2013 г.. Получено 4 октября 2013.
  8. ^ «Древний метеорит - первое химическое свидетельство вулканической конвекции на Марсе». Метеоритика и планетология. ScienceAlert. 11 мая 2020.
  9. ^ Карр, 2006, стр. 44.
  10. ^ Уилсон, Л. (2007). Планетарный вулканизм в энциклопедии Солнечной системы, McFadden, L.-A. et al., Eds., Academic Press: San Diego, CA, p. 829.
  11. ^ Каттермоул, П.Дж. (2001). Марс: Тайна раскрывается. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. п.73. ISBN  978-0-19-521726-1.
  12. ^ Уилсон, М. (1995) Магматический петрогенез; Чепмен Холл: Лондон, 416 стр.
  13. ^ Карр 2006, стр. 43–44
  14. ^ Карр 2006, п. 45, рисунок 3.1
  15. ^ Уилсон, Лайонел; Голова, Джеймс У. (1994). «Марс: обзор и анализ теории извержения вулкана и связи с наблюдаемыми формами суши». Rev. Geophys. 32 (3): 221–263. Bibcode:1994RvGeo..32..221W. Дои:10.1029 / 94RG01113.
  16. ^ "Наблюдения за формами марсианского рельефа заполняют специальный выпуск журнала". В архиве из оригинала от 4 июня 2011 г.
  17. ^ Jaeger, W.L .; Keszthelyi, L.P .; Скиннер-младший, J.A .; Milazzo, M.P .; McEwen, A.S .; Titus, T.N .; Rosiek, M.R .; Galuszka, D.M .; Howington-Kraus, E .; Kirk, R.L .; команда HiRISE (2010). «Размещение самой молодой лавы наводнения на Марсе: короткая бурная история». Икар. 205 (1): 230–243. Bibcode:2010Icar..205..230J. Дои:10.1016 / j.icarus.2009.09.011.
  18. ^ а б Браун, Дуэйн (30 октября 2012 г.). «Первые исследования почвы марсохода NASA помогают отпечаткам пальцев марсианских минералов». НАСА. В архиве из оригинала 11 марта 2017 г.. Получено 31 октября 2012.
  19. ^ Карр, М. (2007) Марс: поверхность и интерьер в энциклопедии Солнечной системы, McFadden, L.-A. et al., Eds., Academic Press: San Diego, CA, p. 321.
  20. ^ Л. В. Бигл; Г. Х. Петерс; Г. С. Мунгас; Г. Х. Бирман; Дж. А. Смит; Р. К. Андерсон (2007). Марсианский симулятор Мохаве: новый симулятор марсианской почвы (PDF). Наука о Луне и планетах XXXVIII. В архиве (PDF) из оригинала 3 марта 2016 г.. Получено 28 апреля 2014.
  21. ^ Allen, C.C .; Моррис, Р. В .; Lindstrom, D. J .; Lindstrom, M. M .; Локвуд, Дж. П. (март 1997 г.). АО "Марс-1": имитатор марсианского реголита (PDF). Исследование Луны и планет XXVIII. Архивировано из оригинал (PDF) 10 сентября 2014 г.. Получено 28 апреля 2014.
  22. ^ Новости НАСА (22 июня 2016 г.), «Ученые НАСА обнаружили неожиданный минерал на Марсе», НАСА СМИ, в архиве из оригинала 24 июня 2016 г., получено 23 июн 2016
  23. ^ Соломон, Шон С.; Голова, Джеймс У. (1982). «Эволюция провинции Фарсида на Марсе: важность неоднородной толщины литосферы и вулканического строительства». J. Geophys. Res. 87 (B12): 9755–9774. Bibcode:1982JGR .... 87.9755S. CiteSeerX  10.1.1.544.5865. Дои:10.1029 / JB087iB12p09755.
  24. ^ Филлипс, Р. Дж .; Zuber, MT; Соломон, Южная Каролина; Голомбек, депутат; Якоски, БМ; Банердт, ВБ; Smith, DE; Уильямс, РМ; Hynek, BM; и другие. (2001). «Древняя геодинамика и глобальная гидрология на Марсе». Наука. 291 (5513): 2587–91. Bibcode:2001Научный ... 291.2587P. Дои:10.1126 / science.1058701. PMID  11283367.
  25. ^ Карр, M.H (2007). Марс: поверхность и интерьер в Энциклопедия Солнечной системы, 2-е изд., McFadden, L.-A. и другие. Ред. Эльзевир: Сан-Диего, Калифорния, стр. 319
  26. ^ Бойс 2008, п. 103
  27. ^ Булей, Сильвен; и другие. (17 марта 2016 г.). «Формирование поздней Фарсиды и последствия для раннего Марса». Природа. 531 (7594): 344–347. Bibcode:2016Натура.531..344Б. Дои:10.1038 / природа17171.
  28. ^ Карр 2006, стр. 47–51
  29. ^ Карр 2006, стр. 57–59
  30. ^ Уитфорд-Старк, Дж. Л. (1982). «Вулканы Фарсиды: разделительные расстояния, относительный возраст, размеры, морфология и глубина захоронения». J. Geophys. Res. 87: 9829–9838. Bibcode:1982JGR .... 87.9829 Вт. Дои:10.1029 / JB087iB12p09829.
  31. ^ «Планетарные имена: добро пожаловать». planetarynames.wr.usgs.gov. В архиве из оригинала 31 марта 2016 г.. Получено 3 мая 2018.
  32. ^ Бойс 2008, п. 104
  33. ^ Карр 2006, п. 54
  34. ^ Каттермоул, П.Дж. (2001). Марс: Тайна раскрывается. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. п.84. ISBN  978-0-19-521726-1.
  35. ^ Барлоу, Н. (2008). Марс: введение в его внутреннюю часть, поверхность и атмосферу; Издательство Кембриджского университета: Кембридж, Великобритания, стр. 129.
  36. ^ Mouginis-Mark, P.J .; Wilson, L .; Зимбельман, Дж. Р. (1988). «Полигенные извержения на Альба-Патера, Марс: свидетельства эрозии русла пирокластических потоков». Вестник вулканологии. 50 (6): 361–379. Bibcode:1988БВол ... 50..361М. Дои:10.1007 / BF01050636.
  37. ^ Уильямс, Д .; Грили Р. (1994). «Оценка антиподальных территорий на Марсе». Икар. 110 (2): 196–202. Bibcode:1994Icar..110..196W. Дои:10.1006 / icar.1994.1116.
  38. ^ а б Карр 2006, п. 59
  39. ^ Каттермоул, П.Дж. (2001). Марс: Тайна раскрывается. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. п.71. ISBN  978-0-19-521726-1.
  40. ^ Бойс 2008, п. 117
  41. ^ Карр 2006, п. 63
  42. ^ Карр 2006, п. 60
  43. ^ Hartmann, W.K. (1 января 2003 г.). Путеводитель по Марсу: загадочные пейзажи Красной планеты. Нью-Йорк: Уоркман. п.57. ISBN  978-0-7611-2606-5.
  44. ^ Кифер, В. (2002). «Под вулканом: гравитационное свидетельство потухшего магматического очага под Сиртисом Большим на Марсе». Американский геофизический союз, осеннее собрание. 2002. Реферат № P71B-0463. Bibcode:2002AGUFM.P71B0463K.
  45. ^ Кристенсен, П. (июль 2005 г.). «Многоликая Марс». Scientific American. 293 (1): 32–39. Дои:10.1038 / scientificamerican0705-32. PMID  16008291.
  46. ^ Plescia, J.B .; Сондерс, Р. (1979). «Хронология марсианских вулканов». Луна и планетология. Икс: 2841–2859. Bibcode:1979LPSC ... 10.2841P.
  47. ^ Head, J.W. (2007). Геология Марса: новые открытия и нерешенные вопросы в Геология Марса: данные наземных аналогов, Чепмен, М., Эд; Издательство Кембриджского университета: Кембридж, Великобритания, стр. 11.
  48. ^ Петерсон, Дж. (1978). «Вулканизм в районе Марса Ноахис-Эллада, 2». Луна и планетология. IX: 3411–3432. Bibcode:1978LPSC .... 9.3411P.
  49. ^ Уильямс, Д .; и другие. (2009). «Вулканическая провинция Круга Эллады, Марс: Обзор». Планетарная и космическая наука. 57 (8–9): 895–916. Bibcode:2009P & SS ... 57..895 Вт. Дои:10.1016 / j.pss.2008.08.010.
  50. ^ Rodriguez, J .; К. Танака (2006). Сизифи-Монтес и юго-западная часть Эллада Патера: возможные ударные, криотектонические, вулканические и мантийные тектонические процессы вдоль колец бассейна Эллада. Четвертая конференция по полярным наукам о Марсе. п. 8066. Bibcode:2006LPICo1323.8066R.
  51. ^ Карр 2006, п. 70
  52. ^ Mouginis-Mark, P.J .; Wilson, L .; Зубер, М. (1992). «Физическая вулканология Марса». In Kieffer, H.H .; Jakosky, B.M .; Снайдер, C.W .; Мэтьюз, M.S. (ред.). Марс. Тусон: Университет Аризоны Press. п.434. ISBN  978-0-8165-1257-7.
  53. ^ "Набор функций - Миссия" Марс-одиссея "THEMIS". themis.asu.edu. В архиве из оригинала от 8 августа 2012 г.. Получено 3 мая 2018.
  54. ^ Карр 2006, п. 71
  55. ^ "Марсианский метан показывает, что Красная планета не мертвая планета". НАСА. Июль 2009 г. В архиве из оригинала 17 января 2009 г.. Получено 7 декабря 2010.
  56. ^ Бритт, Роберт Рой (22 декабря 2004 г.). «Марсианские вулканы, возможно, все еще активны, изображения показывают». Space.com. В архиве из оригинала 24 декабря 2010 г.. Получено 7 декабря 2010.
  57. ^ а б E. Hauber; P. Brož; F. Jagert; P. Jodłowski; T. Platz (17 May 2011). "Very recent and wide-spread basaltic volcanism on Mars". Письма о геофизических исследованиях. 38 (10): н / д. Bibcode:2011GeoRL..3810201H. Дои:10.1029/2011GL047310.
  58. ^ Kremer, Ken (2 March 2012). "NASAs Proposed 'InSight' Lander would Peer to the Center of Mars in 2016". Вселенная сегодня. В архиве из оригинала 6 марта 2012 г.. Получено 27 марта 2012.
  59. ^ О'Каллаган, Джонатан (20 ноября 2020 г.). «Признаки недавнего извержения вулкана на Марсе указывают на место обитания для жизни - Марс не считается вулканически активным, всего 53000 лет назад он мог испытать извержение». Нью-Йорк Таймс. Получено 25 ноября 2020.
  60. ^ Хорват, Дэвид Дж .; и другие. (11 ноября 2020 г.). «Свидетельства геологически недавнего взрывного вулканизма в Элизиум Планиция, Марс». arxiv. arXiv:2011.05956v1. Получено 25 ноября 2020.
  61. ^ "Hrad Valles". Система теплового излучения (ФЕМИДА). Государственный университет Аризоны. 15 июля 2002 г. Архивировано с оригинал 16 октября 2004 г. (через archive.org)
  62. ^ Fagents, F.A.; Thordarson, T. (2007). Rootless Volcanic Cones in Iceland and on Mars, in Геология Марса: данные наземных аналогов, Chapman, M., Ed; Cambridge University Press: Cambridge UK, pp. 151–177.
  63. ^ Keszthelyi, L. P.; Jaeger, W. L.; Dundas, C.M .; Martínez-Alonso, S.; McEwen, A. S .; Milazzo, M. P. (2010). "Hydrovolcanic features on Mars: Preliminary observations from the first Mars year of HiRISE imaging". Икар. 205 (1): 211–229. Bibcode:2010Icar..205..211K. Дои:10.1016/j.icarus.2009.08.020.
  64. ^ Brož, P.; Hauber, E. (2013). "Hydrovolcanic tuff rings and cones as indicators for phreatomagmatic explosive eruptions on Mars" (PDF). Журнал геофизических исследований: планеты. 118 (8): 1656–1675. Bibcode:2013JGRE..118.1656B. Дои:10.1002/jgre.20120.
  65. ^ Chapman, M.G.; Smellie, J.L. (2007). Mars Interior Layered Deposits and Terrestrial Sub-Ice Volcanoes Compared: Observations and Interpretations of Similar Geomorphic Characteristics, in Геология Марса: данные наземных аналогов, Chapman, M., Ed; Cambridge University Press: Cambridge UK, pp. 178–207.
  66. ^ Wolpert, Stuart (9 August 2012). "Ученый UCLA обнаруживает тектонику плит на Марсе". Инь, Ань. UCLA. В архиве из оригинала 14 августа 2012 г.. Получено 15 августа 2012.
  67. ^ An Yin, Robin Reith (15 December 2011). demonstrating plate tectonics (discussion study). UCLA: Ucla Planets. В архиве из оригинала от 3 августа 2017 года.
  68. ^ Yin, An (June 2012). «Структурный анализ зоны разлома Валлес Маринер: возможное свидетельство крупномасштабного сдвигового разлома на Марсе». Литосфера. 4 (4): 286–330. Bibcode:2012Lsphe ... 4..286л. Дои:10.1130 / L192.1.
  69. ^ Нил-Джонс, Нэнси; O'Carroll, Cynthia (12 October 2005). "New Map Provides More Evidence Mars Once Like Earth". Центр космических полетов Годдарда. НАСА. В архиве из оригинала 14 сентября 2012 г.. Получено 13 августа 2012.
  70. ^ Hargraves, Robert B.; Ade-Hall, James M. (1975). "Magnetic properties of separated mineral phases in unoxidized and oxidized Icelandic basalts" (PDF). Американский минералог. 60: 29–34. В архиве (PDF) из оригинала от 6 марта 2012 г.
  71. ^ "Martian Interior: Paleomagnetism". Марс Экспресс. Европейское космическое агентство. 4 января 2007 г.
  72. ^ "Volcanism on Mars". oregonstate.edu. В архиве из оригинала 28 марта 2010 г.. Получено 3 мая 2018.
  73. ^ "Geology of Mars } Volcanic". www.lukew.com. В архиве из оригинала 17 июня 2017 г.. Получено 3 мая 2018.
  74. ^ http://news.stanford.edu/pr/93/93/206Arc3014.html[постоянная мертвая ссылка ]

Библиография

  • Карр, Майкл Х. (2006). The Surface of Mars. Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-87201-0.
  • Бойс, Дж. М. (2008). The Smithsonian Book of Mars. Олд Сэйбрук, Коннектикут: Конецки и Конецки. ISBN  978-1-58834-074-0.

внешняя ссылка