Кредит: CC0 Public Domain
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 южных возвышенностей Марса, образовавшаяся миллиарды лет назад, породила гранитную магму и поддерживала обширные подземные водоносные горизонты, бросая вызов давним предположениям о геологическом и гидрологическом прошлом Красной планеты.
Исследование, проведенное под руководством Син-Тай Ли из Университета Райса, показывает, что толстая кора южного нагорья — до 80 километров в некоторых районах — была достаточно горячей в нойский и раннегесперианский периоды (3–4 миллиарда лет назад), чтобы подвергнуться частичному разрушению. плавится в нижней коре. Этот процесс, вызванный радиоактивным нагревом, мог привести к образованию значительных объемов кислой магмы, такой как граниты, и поддерживать подземные водоносные горизонты под замерзшим поверхностным слоем.
«Наши результаты показывают, что процессы в коре Марса были гораздо более динамичными, чем считалось ранее», — сказал Ли, профессор геологии Гарри Карозерса Висса и профессор наук о Земле, окружающей среде и планетах.
«Толстая кора в южном высокогорье могла не только породить гранитную магму без тектоники плит, но также создать термические условия для стабильных водоносных горизонтов подземных вод — резервуаров жидкой воды — на планете, которую мы часто считаем сухой и замерзшей».
Исследовательская группа, в которую вошли профессора Райса Райдип Дасгупта и Кирстен Сибах, научный сотрудник с докторской степенью Дункан Келлер, аспиранты Джексон Борхардт, Джулин Чжан и Патрик Макговерн из Лунного и Планетарного института, использовали передовое тепловое моделирование для реконструкции теплового состояния коры Марса во время Нойский и раннегесперианский периоды. Принимая во внимание такие факторы, как толщина земной коры, выделение радиоактивного тепла и мантийный тепловой поток, исследователи смоделировали, как тепло влияет на потенциал плавления земной коры и стабильность грунтовых вод.
Их модели показали, что регионы с толщиной земной коры, превышающей 50 километров, подверглись бы широко распространенному частичному плавлению, производя кислую магму либо непосредственно в результате дегидратационного плавления, либо косвенно через фракционную кристаллизацию промежуточных магм. Более того, из-за повышенного теплового потока толстая кора южного нагорья могла бы поддерживать значительные водоносные горизонты подземных вод, простирающиеся на несколько километров ниже поверхности.
Исследование бросает вызов представлению о том, что граниты уникальны для Земли, демонстрируя, что Марс также может производить гранитную магму посредством радиогенного нагрева даже без тектоники плит. Эти граниты, вероятно, остаются скрытыми под базальтовыми потоками в южных высокогорьях, что открывает новые возможности для понимания марсианской геологии.
Кроме того, исследование подчеркивает возможное образование древних систем подземных вод в южных высокогорьях Марса, где высокий поверхностный тепловой поток уменьшил площадь вечной мерзлоты и создал стабильные подземные водоносные горизонты. Эти резервуары воды могли периодически подвергаться воздействию вулканической активности или ударов, что приводило к эпизодическим наводнениям на поверхности планеты.
Полученные данные имеют важное значение для обитаемости, поскольку наличие жидкой воды и способность генерировать гранитную магму, которая часто содержит элементы, критически важные для жизни, позволяют предположить, что южные высокогорья Марса, возможно, в прошлом были более гостеприимны для жизни, чем считалось ранее.
«Граниты — это не просто камни; это геологические архивы, которые рассказывают нам о термической и химической эволюции планеты», — сказал Дасгупта, профессор кафедры наук о Земле, окружающей среде и планетологии Мориса Юинга.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте обновления о прорывах, инновациях и важных исследованиях — ежедневно или еженедельно.
«На Земле граниты связаны с тектоникой и рециркуляцией воды. Тот факт, что мы видим доказательства существования подобных магм на Марсе в результате глубокого переплавления земной коры, подчеркивает сложность планеты и ее потенциал для существования жизни в прошлом».
В исследовании выделены регионы Марса, где будущие миссии могли бы сосредоточиться на обнаружении гранитных пород или исследовании древних водоемов. Например, большие кратеры и разломы в южных высокогорьях могут дать представление о глубокой коре планеты.
«Каждое понимание процессов в коре Марса приближает нас к ответу на некоторые из самых глубоких вопросов планетарной науки, в том числе о том, как развивался Марс и как на нем могла поддерживаться жизнь», — сказал Зибах. «Наше исследование дает план того, где и что искать в поисках этих ответов».
Информация от: Университетом Райса
