Ученые открыли на Марсе активный мантийный плюм

Планетологи из США обнаружили на Красной планете признаки активного мантийного плюма – горячей струи расплава, которая толкает поверхность вверх и вызывает землетрясения и извержения вулканов, сообщает Аризонский университет. Плюм находится под равниной Элизий, в диаметре его верхняя часть достигает около 4000 километров, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy. 

Мантийные плюмы — это большие сгустки теплой и плавучей породы, которые поднимаются из глубины планеты и проталкиваются через ее промежуточный слой — мантию — к основанию ее коры, вызывая землетрясения, разломы и извержения вулканов. Они активны на Земле, и есть доказательства их активности на Венере.

Марс был наиболее активен три-четыре миллиарда лет назад: в нойский и гесперийский периоды. Тогда на Марсе появились высокие вулканы – как вулканы Фарсиды, – а вулканические отложения покрыли большую часть северного полушария. Считалось, что с тех пор Марс стал «спокойнее», и извержения вулканов на планете случаются редко время от времени. Наблюдения марсохода InSight, который начал свою миссию на Красной планете в 2018 году, показывают, что интенсивная вулканическая и сейсмическая активность происходит там и сегодня: марсоход обнаружил около 1300 марсотрясений. Но причина этой сейсмической активности была не известна. 

Исследователи заметили удивительную активность в области равнины Элизий (Elysium Planitia), расположенной в северных низменностях Марса недалеко от экватора. В отличие от других вулканических регионов планеты, в которых не наблюдалось значительной активности в течение миллиардов лет, на равнине за последние 200 миллионов лет произошли крупные извержения.

«Предыдущая работа нашей группы обнаружила на равнине доказательства самого молодого извержения вулкана, известного на Марсе, — отмечают авторы работы. — Это вызвало небольшой взрыв вулканического пепла около 53 000 лет назад, что по геологическим меркам по сути является вчерашним днем».

Вулканизм на равнине Элизий берет свое начало из Борозд Цербера (Cerberus Fossae), системы молодых трещин, которые простираются более чем на 1200 километров по поверхности Марса. Данные посадочного модуля InSight показали, что почти все марсотрясения исходят из этого региона.

На Земле вулканизм и землетрясения, как правило, связаны либо с мантийными плюмами, либо с тектоникой плит. На Марсе же не происходит тектонического сдвига плит. Поэтому планетологии связывают активность в области Борозд Цербера и равнины Элизий с мантийными плюмами. 

Что происходит при активном действии мантийного плюма? Теплый материал шлейфа давит на поверхность, приподнимая и растягивая кору. Затем извергается расплавленная порода, образуя обширные вулканические «постройки».

Изучив особенности Elysium Planitia, планетологии обнаружили признаки той же последовательности событий на Марсе. Поверхность поднялась более чем полтора километра, что сделало его одним из самых высоких регионов на обширных северных низменностях Марса. Анализ вариаций гравитационного поля показал, что это поднятие поддерживается из глубины планеты, что согласуется с наличием мантийного плюма.

Другие измерения показали, что дно ударных кратеров наклонено в направлении плюма, что еще раз подтверждает идею о том, что что-то толкнуло поверхность вверх после образования кратеров. Наконец, когда исследователи применили тектоническую модель к этому району, они обнаружили, что присутствие гигантского шлейфа шириной более 4000 километров было единственным способом объяснить расширение, ответственное за формирование Борозд Цербера.

Наличие активного плюма повлияет на интерпретацию сейсмических данных, зафиксированных InSight.

[Иллюстрация: ADRIEN BROQUET & AUDREY LASBORDES]