Sursă de vulcani activi detectată pentru prima dată pe Marte

Se crede că erupțiile vulcanice de pe Planeta Roșie au încetat de mult timp. Dar cele mai recente dovezi sugerează că acestea ar putea fi reluate în orice moment. Zdruncinarea scoarței marțiene sugerează că există buzunare de magmă lichidă, Naked Science a analizat cât de fiabile sunt aceste dovezi.

Trecutul tuturor lumilor stâncoase din sistemul solar a fost fierbinte. Mercur, Venus, Pământul și Marte sunt pline de urme de erupții antice. Dar cuvântul cheie aici este "vechi". Dintre toate planetele, doar Pământul este cunoscut ca având vulcani activi. Avertismentul "planete" este important, deoarece, de fapt, cel mai activ corp vulcanic din sistemul solar este satelitul lui Jupiter, Io.

De unde provin vulcanii?

Adevărul este că, doar pentru că nu am văzut vulcani activi, nu înseamnă că aceștia nu există. Nici o altă planetă în afară de Pământ nu a fost studiată corespunzător de vulcanologi. Există, de exemplu, dovezi indirecte că pe Venus ar putea exista munți care scuipă foc. Dar este dificil să le surprindem în erupție, fie și numai pentru că suprafața planetei este întotdeauna acoperită de nori densi.

Studierea planetei Marte este mai ușoară, cel puțin de pe orbită este clar vizibilă. Dar stația vulcanologică Farsis-1 a departamentului marțian al Rusiei este doar un vis (Tarsis, alias Farsis - un imens platou vulcanic pe Marte. - Nota redacției). Cu doar patru ani în urmă (în 2018), primul seismograf decent a fost lansat pe Planeta Roșie de sonda InSight.

În urmă cu două sute de ani, naturaliștii credeau că Pământul este lichid în interior. S-a dovedit că o crustă subțire și solidă ne separa de un ocean de magmă lichidă. Gurile vulcanice erau doar găuri în scoarță. Este o noțiune care a fost transmisă în cultura populară și care confundă oamenii până în ziua de azi. De fapt, problema vulcanilor nu este atât de simplă. Ca să fiu mai exact: în primul rând, nu este atât de simplu și, în al doilea rând, nu este deloc așa.

Mantaua planetei (nu numai a noastră), deși fierbinte, este solidă, nu lichidă (temperatura mantalei superioare a Pământului, de exemplu, este de aproximativ 1300 - 1500 C). Da, este mobilă, dar rata de curgere a mantalei este de câțiva centimetri, sau chiar milimetri, pe an. Cam cu aceeași viteză cu care pot "curge" suporturile de beton ale unui pod prost construit.

Pentru ca magma să se formeze, materia solidă din mantaua (sau crusta) trebuie să se topească. Apropo, nici magma nu este chiar un lichid. Este un amestec de lichid topit, cristale și gaze. Poate fi comparat cu o semolă carbogazoasă. Lava vulcanică este magma care s-a revărsat la suprafață. Sub fiecare vulcan activ se află un rezervor de magmă, o cameră magmatică.

Cum se topește materia din mantaua superioară? Modalitatea evidentă este de a o încălzi peste punctul de topire. Un flux ascendent de material din mantaua inferioară, sau chiar de la marginea nucleului, pana de manta, va face o treabă bună în acest sens. Mantaua inferioară este mai fierbinte decât cea superioară, astfel încât "extraterestrul" poartă cu el căldură suplimentară care topește rocile din jur. Se crede că o astfel de coloană ar încălzi focarele vulcanilor din Hawaii.

De asemenea, este posibil să nu se caute căldură suplimentară, ci pur și simplu să se scadă punctul de topire, astfel încât să se topească și la temperatura normală. Există, la rândul lor, două moduri de a face acest lucru. Prima este de a reduce presiunea asupra problemei. Atunci când masele de mantaua adâncă se ridică la suprafață, unde presiunea este mai mică, acestea se topesc. Acesta este modul în care se formează magma sub vulcanii de pe crestele de la mijlocul oceanelor, în locul unor fluxuri ascendente puternice de material de manta. A doua modalitate este să ne amintim vechiul slogan publicitar și să adăugăm doar apă. Un amestec de materie din mantaua și apă se topește la o temperatură la care o manta uscată ar rămâne solidă. Acesta este motivul pentru care există un inel de foc al Pacificului în jurul marginilor plăcii litosferice a Pacificului, unde rocile saturate de apă de pe fundul mării se scufundă în manta.

Longevitatea nepământeană

Vulcanii de pe Pământ trăiesc adesea mii de ani, uneori sute de mii de ani. Dar nu pentru milioane de ani. Mișcarea plăcilor tectonice nu va permite ca o sursă de magmă să rămână mult timp într-un singur loc. Aceasta ar putea muta focarul în afara plutei mantalei sau ar putea schimba punctul de curgere a apei în manta.

Dar, potrivit oamenilor de știință, pe Marte nu există plăci litosferice în mișcare. Și, cel mai probabil, nu a existat niciodată. Astfel, gurile de magmă ar putea avea o durată de viață extrem de lungă. Meteoriții de origine marțiană arată că același vulcan s-ar fi trezit din când în când, timp de o sută de milioane de ani! Și, cu fiecare erupție, aruncă noi mase de lavă și cenușă.

Adăugați la aceasta gravitația scăzută (38% din cea a Pământului) și puteți înțelege de ce cei mai înalți vulcani din sistemul solar se află pe Marte. Cel mai grandios dintre acestea este Olympus. Cu un diametru la bază de 540 de kilometri, acest obiect gigantic nu poate fi numit nici măcar un munte. Nu poate fi văzut de la suprafață: cea mai mare parte a Olimpului va fi întotdeauna ascunsă în spatele orizontului. Înălțimea colosului depășește 21 de kilometri de la piciorul său. Iar deasupra "nivelului convențional al mării" locale, gigantul se ridică la peste 24 de kilometri! Alți vulcani marțieni nu sunt la fel de grandioși ca Muntele Olimp, dar sunt și ei impresionanți.

Cu toate acestea, toate urmele erupțiilor marțiene sunt foarte vechi. Cele mai tinere au o vechime de peste două milioane de ani. De unde știm vârsta lor? Datorită numărării craterelor de meteoriți. Experții știu (cel puțin în teorie) cât de des cad meteoriți de o mărime sau alta pe Planeta Roșie. Deoarece eroziunea pe Marte este slabă, craterele sunt aproape indestructibile. Dacă există puține cratere mici pe o parte a suprafeței, înseamnă că zona respectivă este tânără. Metoda nu este foarte precisă, dar este convenabilă.

Până de curând, nu existau dovezi că pe Marte ar exista vulcani activi. Mai mult decât atât, cel mai probabil părea că nu existau deloc. Toate planetele se răcesc treptat, irosind căldura internă. Pe Marte, care are o masă de aproape zece ori mai mică decât cea a Pământului, acest proces a mers foarte departe. Iar acolo unde există puțină căldură subterană, este greu de așteptat ca mantaua să se topească.

Apropo, mulți experți cred că numeroasele fisuri adânci din scoarța planetei sunt doar o consecință a răcirii. Planeta își micșorează volumul, se micșorează și crusta sa se fisurează.

Dar cele mai recente dovezi aruncă îndoieli atât asupra naturii "rezervate, nordice" a lui Marte, cât și asupra originii crăpăturilor.

O crăpătură în teorie

În 2021, un articol curios a apărut în revista Icarus. Astronomii au descoperit ceva care arată foarte asemănător cu depozitele vulcanice proaspete în imaginile obținute de Mars Reconnaissance Orbiter. Este o pată întunecată în jurul uneia dintre așa-numitele "fisuri Cerberus", fisuri adânci în scoarța lui Marte. Pata este aproape simetrică și nu se extinde în direcția vânturilor predominante. Așadar, originea sa este greu de atribuit capriciilor lui Aeolus. Sedimentul are o capacitate termică mare: se încălzește lent și se răcește la fel de lent. Combinat cu culoarea lor, acest lucru sugerează că sunt compuse din piroxenul mineral vulcanic.

Structuri similare au fost descoperite pe Lună și Mercur și se crede că sunt de obicei vulcanice. Dar, spre deosebire de omologii săi de pe alte corpuri cerești, pata marțiană este foarte tânără. Are o vechime cuprinsă între 50 și 200 de milenii. Chiar și pe Pământ, cu plăcile sale în mișcare, vulcanii de această vârstă pot fi activi, dar nu și pe Marte.

Fiorul dulce al descoperirii

Autorii articolului din Icarus au subliniat imediat că în jurul brazilor Cerberus se aflau epicentrele celor mai puternice șocuri marțiene înregistrate de seismograful InSight. Acum, o nouă lucrare a fost publicată în Nature Astronomy. Oamenii de știință au analizat datele privind un set de șocuri de pe Marte, beneficiul acestora înregistrând mai mult de 1300. Experții au identificat o clasă specială de șocuri pe Marte: cele de joasă frecvență. Prin natura semnalului, acestea sunt destul de asemănătoare cu evenimentele cunoscute seismologilor terestre. Se speră că motivul acestor șocuri subterane nu este reprezentat de crăpăturile scoarței care se micșorează și nici de rarele căderi de meteoriți, ci de activitatea geologică a planetei Marte.

Pentru 18 din cele 24 de astfel de șocuri de joasă frecvență, a fost posibilă determinarea distanței dintre seismograf și epicentru. Și a coincis (în marja de eroare) cu distanța până la brazdele Cerberus. Adică exact în locul în care au fost găsite depozite vulcanice proaspete sau ceva foarte asemănător.

Dar asta nu este tot. Judecând după viteza undelor seismice, acestea au trecut printr-un mediu lichid sau aproape lichid. Amintiți-vă că mantaua este solidă. Iar crusta este și ea solidă. Ce ar putea fi, atunci, lichid? Magma.

Se pare că există o cameră de magmă sub fundul a cel puțin unuia dintre brazii lui Cerberus. Și dacă este așa, este probabil ca fisura în sine să se fi format în urma unei catastrofe vulcanice, mai degrabă decât a fisurării treptate a unei scoarțe care se răcește. Cel mai important este că, atâta timp cât magma rămâne lichidă, aceasta ar putea fi eruptă la suprafață. Un vulcan marțian ar putea să se trezească și să se facă cunoscut.

Două dovezi independente - imagini de pe orbită și seismograme de la suprafață - nu sunt nesemnificative. Dar oamenii de știință iau foarte în serios noțiunea de "fapt stabilit". Biroul de presă îi poate forța să facă o declarație de profil pentru un comunicat, dar în cercul lor, ei nu se grăbesc să tragă concluzii, acumulând încet și meticulos argumente pro și contra. Poate că, într-o zi, pe Marte va apărea o întreagă rețea de seismografe, instrumente care vor măsura fluxul de căldură subterană în diferite puncte de pe planetă, iar mostre de rocă de pe marginile acestei fisuri vor fi studiate de roverele marțiene sau chiar transportate în laboratoarele de pe Pământ. Și atunci vom putea spune cu siguranță dacă există o cameră magmatică acolo. Sau poate că vom fi foarte norocoși și orbitatoarele vor face fotografii ale procesului de erupție.