На Марсе в древней коре могли быть вода и магма

Автор: CC0 Public Domain

Новое исследование исследует, как изменения толщины земной коры Марса в течение его древней истории могли повлиять на магматическую эволюцию планеты и гидрологические системы. Исследование, опубликованное в журнале Earth and Planetary Science Letters, предполагает, что толстая кора южного высокогорья Марса, сформировавшаяся миллиарды лет назад, породила гранитную магму и поддерживала обширные подземные водоносные горизонты, что бросает вызов давним предположениям о геологическом и гидрологическом прошлом Красной планеты.

Исследование, проведенное Синти Ли из Университета Райса, показывает, что толстая земная кора южного нагорья - высотой до 80 километров в некоторых районах — была достаточно горячей в ноахский и ранний гесперийский периоды (3-4 миллиарда лет назад), чтобы подвергнуться частичному таянию в нижней части коры. Этот процесс, вызванный радиоактивным нагревом, мог привести к образованию значительного количества кремнистой магмы, такой как граниты, и поддержать подземные водоносные горизонты под замерзшим поверхностным слоем.

"Наши результаты показывают, что процессы в земной 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 земная кора на южном нагорье могла не только породить гранитную магму без тектоники плит, но и создать тепловые условия для стабильных подземных водоносных горизонтов — резервуаров жидкой воды — на планете, которую мы часто считали сухой и замерзшей".

Исследовательская группа, в которую входили профессора Райс Раждип Дасгупта и Кирстен Зибах, научный сотрудник Дункан Келлер, аспиранты Джексон Борхардт, Джулин Чжан и Патрик Макговерн из Лунного и планетарного института, использовали современное тепловое моделирование для реконструкции теплового состояния коры Марса в ноахский и ранний гесперийский периоды. Рассматривая такие факторы, как толщина земной коры, выделение радиоактивного тепла и тепловой поток мантии, исследователи смоделировали, как тепло влияет на потенциал таяния земной коры и стабильность подземных вод.

Их модели показали, что регионы с толщиной земной коры, превышающей 50 километров, должны были испытывать широкое частичное плавление, приводящее к образованию кислой магмы либо непосредственно в результате дегидратационного плавления, либо косвенно в результате фракционной кристаллизации промежуточных магм. Более того, из-за повышенного теплового потока толстая земная кора южного нагорья поддерживала бы значительные запасы подземных вод, залегающие на глубине нескольких километров под поверхностью.

Исследование ставит под сомнение представление о том, что граниты являются уникальными для Земли, демонстрируя, что на Марсе также могла образовываться гранитная магма в результате радиогенного нагрева даже без учета тектоники плит. Эти граниты, вероятно, остаются скрытыми под базальтовыми потоками в южном нагорье, что позволяет по-новому взглянуть на геологию Марса.

Кроме того, исследование подчеркивает возможное формирование древних систем подземных вод в южных районах высокогорья Марса, где высокий поверхностный тепловой поток уменьшил площадь вечной мерзлоты и создал стабильные подземные водоносные горизонты. Возможно, эти резервуары воды периодически подвергались воздействию вулканической активности или стихийных бедствий, что приводило к эпизодическим наводнениям на поверхности планеты.

Полученные данные имеют важное значение для пригодности к жизни, поскольку наличие жидкой воды и способность образовывать гранитную магму, которая часто содержит элементы, необходимые для жизни, позволяют предположить, что южные нагорья Марса в прошлом, возможно, были более благоприятными для жизни, чем считалось ранее.

"Граниты - это не просто горные породы, это геологические архивы, которые рассказывают нам о термической и химической эволюции планеты", - сказал Дасгупта, профессор наук о Земле, окружающей среде и планетах Мориса Юинга.

"На Земле граниты связаны с тектоникой и рециркуляцией воды. Тот факт, что мы видим свидетельства наличия подобной магмы на Марсе в результате глубокого переплавления земной коры, подчеркивает сложность планеты и ее потенциал для существования жизни в прошлом".

В исследовании выделяются регионы на Марсе, где будущие миссии могли бы сосредоточиться на обнаружении гранитных пород или исследовании древних водоемов. Например, крупные кратеры и разломы на южном нагорье могут дать представление о глубинных слоях земной коры.

Большая информация: Синти Ли и др., Влияние толщины земной коры на химическую дифференциацию и гидрологию Марса, Earth and Planetary Science Letters (2024). DOI: 10.1016/j.epsl.2024.119155

Источник: Rice University