Формация Medusae Fossae представляет собой необычное отложение мягкой породы у экватора Марса с волнообразными холмами и крутыми мезами. Впервые она была обнаружена космическим аппаратом НАСА «Маринер» в 1960-х годах, но ученые до сих пор не могли раскрыть тайну ее происхождения.
Новое исследование показывает, что эта геологическая структура является результатом взрывных вулканических извержений на Красной планете более 3 миллиардов лет назад. По данным авторов, формация составляет примерно одну пятую от континентальной части США и в 100 раз больше, чем самое большое вулканическое отложение на Земле, что делает ее крупнейшим известным подобным образованием в Солнечной системе.
© ESA
По мнению ученых, формирование Medusae Fossae было поворотным моментом в истории Марса. Предполагается, что создавшие его извержения выбросили в атмосферу огромное количество газов, изменивших климат, и воду, которой хватило бы, чтобы покрыть всю планету океаном толщиной более 9 см.
Парниковые газы, выделявшиеся во время извержений, породивших Medusae Fossae, могли нагреть поверхность Марса настолько, чтобы вода на поверхности оставалась жидкой, а токсичные вулканические газы, такие как сероводород и диоксид серы, изменили химию марсианской поверхности и атмосферы. Оба процесса должны были повлиять на потенциальную обитаемость планеты, объяснил Луэндра Ойха, планетолог из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе и ведущий автор исследования.
Medusae Fossae состоит из холмов и насыпей осадочной породы в районе марсианского экватора. Осадочная порода на поверхности планеты образуется, когда на ней накапливаются каменная пыль и мусор, которые со временем затвердевают. Ученые давно знали об этой структуре, но не были уверены, ветер, вода, лед или вулканические извержения осадили мусор в этом месте.
Предыдущие радиолокационные измерения поверхности Марса предполагали, что у Medusae Fossae необычный состав, но ученые не смогли определить, была ли это высокопористая порода или смесь породы и льда. В новом исследовании Ойха и его коллеги использовали гравитационные данные с различных космических аппаратов для измерения плотности образования. Они обнаружили, что порода необычайно пористая: ее плотность составляет примерно две трети плотности остальной части марсианской коры. Они также использовали данные радара и гравитации в совокупности, чтобы показать, что низкая плотность Medusae Fossae не может быть объяснена наличием льда, который гораздо менее плотный, чем порода.
По словам исследователей, высокая пористость породы указывает на то, что она была образована взрывными вулканическими извержениями.
Вулканы извергаются отчасти потому, что газы, такие как углекислый газ и водяной пар, растворенные в магме, заставляют расплавленную породу подниматься на поверхность. Магма, содержащая много газа, извергается, выбрасывая струи пепла и породы в атмосферу. Пепел от этих взрывов стремительно падает на землю и стекает со склонов. По прошествии достаточно долгого времени он затвердевает. Вероятно, именно это и сформировало Medusae Fossae. Половина мягкой породы, первоначально осажденной во время извержений, разрушилась, оставив после себя холмы и долины, наблюдаемые сегодня.
Согласно новым выводам, внутреннее строение Марса более сложное, чем предполагалось. Ученые знают, что у Марса есть некоторая вода и углекислый газ в его коре, допускающие взрывные вулканические извержения, которые происходят на его поверхности, но внутренняя часть планеты потребовала бы огромного количества летучих газов — веществ, которые становятся газом при низкой температуре — для образования отложения такого большого размера.