Застывшие во времени: окаменелости горных пород намекают на древний климат Марса

Палеомегарифели, которые видны на Марсианской Terra Sirenum с помощью научного эксперимента по визуализации высокого разрешения, имеют постоянные длины волн на гребнях, многочисленные трещины и кратеры и могут быть частично покрыты древними потоками лавы. Автор: NASA/JPL/University of Arizona.

Давным-давно, потоки ветра и воды сформировали податливый песок и осадочные породы Марса в дюны, рябь и другие ландшафтные узоры, называемые формами ложа. За миллиарды лет некоторые из этих форм рельефа затвердели в скалу — ученые называют их палео-формами ложа. Застывшие во времени изменения происходят только в форме медленной эрозии, вызванной пыльными ветрами, погребения древними потоками лавы или случайного падения метеорита.

Группа исследователей под руководством старшего научного сотрудника Института планетарных наук Мэтью Хойнацки составила карту и охарактеризовала палеоформы пластов по всей красной планете, чтобы лучше понять их разнообразие и древний климат Марса. Статья была опубликована в журнале Geomorphology.

С 2013 года Хойнацкий работал над проектом HiRISE — научным экспериментом по получению изображений высокого разрешения на борту марсианского разведывательного орбитального аппарата НАСА (MRO).

«Я собрал коллекцию изображений HiRISE, на которых были эти странные особенности, похожие на очертания пластов, но они были изрыты кратерами и покрыты камнями. Они выглядели дряхлыми и окаменевшими», — сказал Хойнацки. «Мы хотели провести дальнейшее исследование».

Их исследование выявило палео-формы пластов в ландшафтах разного возраста, широты и геологического контекста, включая кратеры, каньоны и бассейны. Их можно разделить на группы, называемые палеодюнами и палеомегариплами, которые были сформированы ветром; речными палеодюнами, которые были сформированы водой; и дюнными отливными ямами, которые были палеодюнами, настолько размытыми, что после них осталась только неглубокая впадина.

Палеоформы пластов были обнаружены по всей планете, но большинство из них были сосредоточены в долинах Маринера и Атабаска, вблизи экватора; в Лабиринте Ночи, к западу от долин Маринера; на равнине Аркадия на северных низменностях; на равнине Эллада в южном полушарии и на переходе возвышенности в низменность между Arabia Terra и Apollinaris Mons.

«Самыми убедительными и недвусмысленными палеоформами были дюны», — сказал Хойнацкий. «Многие из этих палеодюн — точные копии современных дюн, они просто выглядят более дряхлыми».

Наиболее распространенными палео-формами ложа были палео-мегариплы, которые выглядят как большие поля параллельных хребтов. Эти более мелкие формы ложа возникают, когда ветер дует над обильным крупным песком.

«Палео-мегарифели также интересны, но немного меньше, чем дюны, потому что существуют и другие геологические процессы, которые могли сформировать похожие на них формы рельефа», — сказал Хойнацкий.

Основываясь на том, что команда знала о современных мегаряблях, они предложили эволюционную модель для этих особенностей: ветер сначала формирует их, а затем в конечном итоге прекращается, позволяя песку затвердеть и сцементироваться в скалу, что приводит к их сохранению и в конечном итоге к деградации.

Самые редкие и наиболее сильно деградировавшие палео-формы ложа, вероятно, были сформированы древней водой, они называются речными палео-формами ложа. Команда обнаружила их только в том, что считается остатками древних мегапотопов.

Хойнацкий сказал, что он был удивлен, что они не нашли больше подобных речных палеоформ.

«На Марсе много сухих речных русел, где могли сформироваться более речные русла, но, по-видимому, их небольшой размер и заполнение русел не способствовали их сохранению», — сказал он.

Команда подсчитала, что большинство палео-форм пластов были зацементированы в геологическую летопись около 2 миллиардов лет назад или позже. Большинство пластов, вероятно, были погребены после их формирования и перемещения, вероятно, вулканической активностью, такой как потоки лавы или падение пепла, пока эрозия не открыла их снова, в то время как другие зацементировались в скале, так и не будучи погребенными.

«В других случаях активные песчаные дюны вдоль северной полярной шапки мигрируют по более старым палеодюнам, что приводит к их эрозии. Сезонный лед также может разрушать дюны», — сказал Хойнацкий. «Разнообразие этих форм ложа говорит о разнообразии динамики и условий, действующих в солнечной системе».

Теперь, когда в ходе исследования был обнаружен большой образец палеоформ на Марсе, команда надеется выявить современные поля дюн, которые могут двигаться в том же направлении.

«В то время как многие формы рельефа на Марсе сегодня активны и мигрируют, другие поля статичны и демонстрируют свидетельства некоего процесса стабилизации, который в конечном итоге может привести к литификации», — сказал Хойнацкий. «Понимание этого континуума, как мы надеемся, позволит нам лучше понять меняющиеся климатические условия красной планеты».

Больше информации: Matthew Chojnacki et al, Global survey of paleo-bedforms on Mars, Geomorphology (2024). DOI: 10.1016/j.geomorph.2024.109428

Источник: Planetary Science Institute