Марс давно вважають геологічно простішим за Землю. На Червоній планеті немає рухомих тектонічних плит, які на Землі формують гори, запускають вулканізм і постійно переробляють земну кору. Тому вчені припускали, що Марс не міг створити настільки складну внутрішню структуру.
Однак нове дослідження ставить цю картину під сумнів. Дослідники з Оксфордського університету знайшли ознаки того, що глибоко під поверхнею Марса колись могли існувати величезні, взаємопов’язані системи розплавленої породи. Вони дозволяли магмі переміщатися, змінювати склад і частково перероблятися всередині кори — причому без класичної тектоніки плит.
Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Astronomy.
Таємнича межа на глибині 24 кілометрів
Головна підказка для вчених з’явилася завдяки місії NASA InSight. Посадковий апарат, який працював на Марсі з 2018 року, обладнали сейсмометром. Він реєстрував не лише марсотруси, а й хвилі, що виникали після падіння метеороїдів.
У цих даних дослідники звернули увагу на незвичайну межу приблизно 24 кілометри під поверхнею планети. Раніше її вже помічали, але точно пояснити її походження не вдавалося.
Команда з Оксфорда використала термодинамічне моделювання та статистичний аналіз. Вчені порівняли сейсмічні спостереження із сотнями можливих варіантів складу марсіанських порід. Результат виявився доволі однозначним.
Породи нижче цієї межі найкраще пояснюються наявністю ультрамафічних порід, багатих на залізо та магній, але з невеликим вмістом кремнезему. А шар вище більше відповідає мафічним породам, у яких кремнезему більше. Ця різниця може бути своєрідним «відбитком» давніх процесів усередині Марса.
Магма могла працювати як величезний підземний конвеєр
Дослідники припускають, що колись під марсіанською корою накопичувалися великі об’єми розплавленої породи. Під час охолодження магма починала розділятися. Важчі кристали, насичені залізом і магнієм, опускалися вниз. Легший і більш еволюційний розплав, навпаки, піднімався до верхніх частин кори.
Такий механізм відомий і на Землі. Він може відбуватися під вулканічними дугами та відіграє важливу роль у формуванні складної континентальної кори. Саме це робить відкриття особливо цікавим. Раніше вважалося, що масштабні системи такого типу потребують активної тектоніки плит. Марс же демонструє, що існує інший шлях.
«Ми традиційно вважали, що вулканізм на Марсі був відносно простим порівняно із земним», — зазначив провідний автор дослідження Тоберморі Маккей-Чемпіон.
За його словами, нові дані вказують на можливість існування на Марсі довгоживучих систем, у яких магма могла еволюціонувати та повторно перероблятися через усю кору.
Ціла магматична система під поверхнею?
Найцікавіше питання тепер полягає в масштабах цього явища. На думку дослідників, виявлений глибокий шар може простягатися на сотні або навіть тисячі кілометрів під північною півкулею Марса.
Якщо майбутні дослідження це підтвердять, картина минулого Червоної планети суттєво зміниться. Марс міг бути не просто світом із окремими вулканами, які час від часу викидали магму на поверхню, а планетою з величезною взаємопов’язаною системою підземних магматичних процесів. Такий механізм називають транскрустальним магматизмом — коли магма активно переміщується та еволюціонує на різних рівнях планетарної кори. Досі подібні процеси значною мірою пов’язували саме із Землею.
Чому це важливо для пошуку життя?
На перший погляд, відкриття стосується лише геології Марса. Насправді його наслідки можуть бути значно ширшими.
На Землі внутрішні процеси планети впливають на атмосферу, океани та довготривалий кругообіг речовин. Тектоніка плит допомагає переміщувати вуглець, воду та інші леткі елементи між поверхнею і надрами планети. Через це активна геологія часто розглядається як один із чинників, що допомагають підтримувати сприятливі для життя умови протягом мільярдів років.
Якщо Марс справді зміг сформувати складну кору без тектоніки плит, це означає, що Земля може бути не настільки унікальною, як здавалося. Іншими словами, для виникнення складної геологічної системи планеті, можливо, зовсім не обов’язково мати земний механізм руху плит.
Це змінює погляд на далекі планети
Відкриття має значення не лише для Марса. Воно може вплинути на те, як астрономи оцінюють потенційно придатні для життя світи за межами Сонячної системи.
Раніше відсутність тектонічної активності могла бути вагомою причиною вважати невелику кам’янисту планету менш перспективною. Але якщо складна геологія здатна виникати іншим шляхом, список потенційно цікавих світів може стати значно довшим.
«Одне з великих питань планетології — чи є Земля унікальною», — пояснив співавтор роботи професор Джон Вейд.
Якщо Марс зміг створити складну кору без тектоніки плит, то умови, необхідні для виникнення придатного для життя середовища, можуть формуватися на значно більшій кількості планет, ніж вважалося раніше.
Марс ще далеко не розкрив усі свої таємниці
Місія InSight дала вченим перший по-справжньому детальний погляд на внутрішню будову Марса. І схоже, що навіть після завершення роботи апарата його дані продовжують приносити несподівані відкриття.
Наразі дослідники мають переконливу модель, але не остаточну карту внутрішніх магматичних систем планети. Потрібні нові сейсмічні спостереження та інші методи дослідження, щоб встановити, наскільки далеко поширюється виявлена структура.
Втім, головний висновок уже звучить доволі незвично: Марсу, можливо, ніколи не була потрібна тектоніка плит, щоб стати геологічно складним світом. Це відкриває нову перспективу не лише на минуле Червоної планети, а й на те, де ще у Всесвіті можуть існувати умови, здатні підтримувати складні планетарні системи.