Ученые нашли под поверхностью Марса скрытую гигантскую магматическую систему

Марс скрывал под поверхностью геологический сюрприз, похожий на земной, что указывает: тектоника плит может быть не обязательна для формирования сложных, потенциально обитаемых миров. (Художественная иллюстрация посадочного аппарата NASA InSight на Марсе). Источник: NASA/JPL-Caltech

Исследователи из Оксфордского университета обнаружили доказательства того, что в недрах Марса когда-то могли существовать огромные магматические системы, подобные земным, несмотря на отсутствие у планеты тектоники плит, которую ученые долгое время связывали с таким уровнем геологической сложности. Результаты, опубликованные в журнале Nature Astronomy, открывают новые возможности для понимания того, как каменистые планеты могут эволюционировать, становясь пригодными для жизни.

Марс обычно классифицируют как планету с «неподвижной литосферой», поскольку, в отличие от Земли, его внешняя оболочка не разделена на движущиеся тектонические плиты. На Земле тектоника плит играет ключевую роль в вулканизме, переработке коры и формировании континентов. Из-за отсутствия этого процесса на Марсе ученые часто предполагали, что его кора формировалась гораздо более простым путем.

Новое исследование ставит под сомнение это предположение. Его результаты показывают, что на Марсе могла развиться высокоэволюционировавшая кора благодаря интенсивной переработке вещества внутри самой планеты, без необходимости в тектонике плит, как на Земле.

Загадочная граница на глубине 24 километров

Исследователи проанализировали сейсмические данные, собранные миссией NASA InSight, сосредоточившись на волнах, вызванных ударами метеороидов и марсотрясениями — марсианским аналогом землетрясений.

Ученые из отделов наук о Земле и статистики Оксфорда использовали эти измерения для изучения необъяснимой границы примерно в 24 километрах под поверхностью Марса. Ранее граница была обнаружена, но ее значение оставалось неясным.

Чтобы выяснить, представляет ли она переход между разными типами горных пород, команда сравнила сейсмические наблюдения с сотнями возможных составов пород. Они объединили термодинамическое моделирование со статистическими методами, чтобы определить, какие материалы лучше всего соответствуют свойствам, обнаруженным на разных глубинах.

Анализ показал, что породы под границей в 24 км лучше всего объясняются «ультраосновным» материалом (богатым железом и магнием, но с низким содержанием кремнезема). Над границей сейсмические свойства были более согласованы с «основными» породами (содержащими более высокую долю кремнезема).

Свидетельства огромной магматической системы

Исследователи полагают, что погребенный слой образовался, когда расплавленная порода накапливалась глубоко под землей и постепенно разделялась на разные материалы. В этом процессе плотные кристаллы оседали у нижней части коры, в то время как более легкие и химически эволюционировавшие расплавы поднимались вверх.

На Земле аналогичные процессы происходят под вулканическими дугами и связаны с формированием континентов.

Ведущий автор доктор Тобермори Маккей-Чемпион (отдел наук о Земле Оксфордского университета на момент исследования, ныне Бристольский университет) заявил: «Мы традиционно предполагали, что вулканизм на Марсе был относительно простым по сравнению с земным. Но это открытие предполагает, что на Марсе могли существовать крупные, долгоживущие системы, где расплавленная порода эволюционировала и перерабатывала себя по всей коре. Это открывает захватывающие возможности для понимания того, насколько распространены такие системы на каменистых планетах за пределами нашей Солнечной системы».

Погребенный слой также может быть огромным по масштабам. Согласно исследованию, он может простираться на сотни или даже тысячи километров по северному полушарию Марса.

Это предполагает, что древний Марс не был представлен только простыми изолированными вулканами. Вместо этого планета могла содержать огромные, связанные магматические системы, охватывающие значительные части ее коры.

Этот процесс, известный как «транскоровый магматизм», ранее считался уникальным для Земли.

Что это значит для обитаемых планет

Результаты могут иметь более широкие последствия для понимания того, как каменистые планеты становятся пригодными для жизни.

Геологическая переработка может влиять на формирование атмосфер, океанов и сред, где возможна жизнь. На Земле эти процессы помогают регулировать климат и поддерживать долгосрочный круговорот воды и других летучих элементов.

Поскольку тектоника плит управляет большей частью этой переработки на Земле, ученые часто рассматривали ее как важное требование для создания и поддержания условий, пригодных для жизни. Результаты исследования Марса предполагают, что сложная эволюция коры и обширная геологическая переработка могут быть возможны даже на планетах без тектоники, подобной земной.

Соавтор профессор Джон Уэйд (отдел наук о Земле Оксфордского университета) сказал: «Один из больших вопросов в планетологии — уникальна ли Земля. Если Марс смог развить такую сложную кору без тектоники плит, то, возможно, условия, необходимые для обитаемости, могут возникать на большем количестве планет, чем мы думали, включая те, которые ранее отвергались из-за их размера или очевидного отсутствия тектонической активности».

InSight раскрывает скрытые недра Марса

Исследование основано на сейсмических наблюдениях, собранных миссией NASA InSight, которая разместила первый сейсмометр на Марсе в 2018 году и дала ученым беспрецедентный взгляд на внутреннюю структуру планеты.

Исследование возглавили ученые из отдела наук о Земле Оксфордского университета в сотрудничестве с Бристольским университетом и отделом статистики Оксфордского университета.

Источники:

Материалы предоставлены Оксфордским университетом.

T. Mackay-Champion, M. Anderson Loake, R. Palin, J. Wade, J.-M. Kendall. Seismic evidence for a melt-depleted lower crust and transcrustal magmatism on Mars. Nature Astronomy, 2026; DOI: 10.1038/s41550-026-02907-5