Регион Тарсис на Марсе, где расположены крупнейшие вулканы Солнечной системы

На экваторе Красной планеты, в вулканическом регионе Фарсида, снимки которого астрономы изучают уже полвека, со времен полета «Маринера-9», ученые обнаружили еще один гигантский вулкан. Новый объект назвали вулканом Ночи.

Одна из самых заметных и знаменитых особенностей поверхности Марса — долины Маринера, гигантские каньоны к югу от экватора. На западе от долин лежит Провинция Фарсида — территория крупнейших в Солнечной системе вулканов, в том числе знаменитой горы Олимп. Долины и Провинцию «соединяет» крупнейшая на планете сеть «трещин», так называемый Лабиринт Ночи. И вот оказалось, что часть этих трещин — остатки гигантского щитового вулкана.

«Мы изучали геологию области, где в прошлом году обнаружили остатки ледника, и вдруг поняли, что „находимся“ внутри огромного и сильно разрушенного эрозией вулкана», — рассказал Паскаль Ли, главный автор нового исследования, планетолог из Института SETI и Института Марса. Результаты работы группа представила на Конференции лунных и планетарных исследований.

По большей части Лабиринт Ночи представляет собой обычную сеть каньонов, но на востоке, в «переходной области» к долинам Маринера, эти разломы принимают форму месяцев. Порода поднимается симметричными полукруглыми «террасами», явно напоминающими кальдеры — котловины вулканического происхождения. Эти разломы и возвышения ученые рассматривали по данным с инструментов автоматических межпланетных станций MRO и MGS.

На то, что это разрушенный щитовой вулкан, указывает не только рельеф региона. Повсюду там встречаются относительно молодые мафические породы. По отражательной способности пород на склонах можно различить следы, типичные для лавовых потоков.

В ширину область занимает 450 километров. Сам щитовой вулкан, вероятно, был диаметром примерно 250 километров. Сегодня высочайшая точка вулкана Ночи — около девяти километров (9028 метров), что выше любой из земных гор. Получается, это седьмой по высоте вулкан на Марсе. Для сравнения: высота горы Олимп — 21,9 километра.

Еще одна важная особенность окрестностей вулкана — «волдыри» в рельефе местности, следы взаимодействия извергаемой горной породы с подповерхностными залежами воды. Все они находятся рядом с остатками ледника, который авторы новой работы обнаружили в прошлом году по светлым залежам солей серной кислоты.

Вероятно, эти сульфатные залежи, состоящие в основном из минерала ярозита, образовались, когда слой пепла, обломков пород и газов осел поверх ледника, и запустились химические реакции. Более того, возможно, под этим слоем все еще есть лед. При наличии воды и остаточного тепла от вулкана там могла когда-то существовать жизнь. Получается, ученые нашли новую область для поиска следов «марсианских бактерий».

Впрочем, территория интересна и с точки зрения геологической эволюции поверхности Красной планеты, ведь вулкан хоть и очень старый, но явно извергался относительно недавно. Он даже может быть до сих пор активен. В общем, вскоре наверняка появится проект отправки марсохода на вулкан Ночи.

Аппарат «Mars Odyssey» запечатлел вулкан Арсия, выглядывающий из облаков.

Арсия — один из четырех крупных вулканов в провинции Фарсида. Его высота — 19 км, немного меньше Олимпа.

В отличие от большинства облаков на Марсе, которые состоят из углекислого газа, облака вокруг этих вулканов состоят из кристалликов воды.

Крупнейший  - Олимп (верхняя часть кадра), его высота от основания до вершины составляет 26 км. Ниже Олимпа протянулась цепочка из трех других супервулканов - Гора Аскрийская (высота 18 км), Гора Павлина (14 км) и Гора Арсия (17 км). На фото также попал Фобос - его можно увидеть как тёмное пятно в нижней части. Снимок сделан аппаратом Mars Express в день своей юбилейной орбиты - на 25-тысячный виток вокруг Марса, 19 октября 2023 года.

Так выглядит одна из двух версий солнечного затмения для наблюдателя на Марсе — или, точнее, транзит Фобоса, крупнейшего из двух спутников Красной планеты, по диску Солнца.

Из-за своей неправильной картофелеобразной формы, малого размера (27×22×18 километров) и удаленности от планеты спутник не может закрыть светило целиком, как это делает Луна во время наблюдения солнечных затмений на Земле. Даже в максимуме Фобос перекрывает лишь около 40% звездного диска.

Изображение было получено 2 апреля 2022 года марсоходом NASA Perseverance. На сегодняшний день это самая детализированная фотография солнечного затмения в истории марсианских наблюдений.

Интересный факт: Фобос — обреченный спутник. Он медленно сближается с планетой и примерно через 50 миллионов лет будет разорван приливными силами Марса на крошечные фрагменты, что приведет к формированию временной кольцевой системы.

С помощью спутниковых снимков и георадара ученые из США изучили на Марсе область размером почти с Европу и выявили признаки молодой вулканической активности. Выяснилось, что потоки лавы там извергались из многочисленных трещин в поверхности всего миллион лет назад, а это по геологическим меркам — практически наши дни. Открытие американских исследователей поставило под сомнение гипотезу, что сильная «внутренняя» тектоническая активность Красной планеты прекратилась миллиарды лет назад и что с тех пор там извергались лишь отдельные вулканы.  В 2022 году планетологи из Аризонского университета (США) обнаружили под вулканической марсианской равниной Элизий (Elysium Planitia) гигантский мантийный плюм — сгусток разогретого вещества, поднимающийся из мантии. На нашей планете над такими плюмами иногда появляются супервулканы или районы вулканической активности.  Основываясь на полученных данных, а также данных, собранных роботом NASA Insight о марсотрясениях, которые он регистрировал с 2018 по 2022 год, ученые предположили, что Марс куда более геологически активный мир, чем считалось ранее. Популярное мнение, что «внутренняя» тектоническая активность на Красной планете «умерла» три миллиарда лет назад, тогда некоторые специалисты поставили под сомнение.   Принято считать, что мощные извержения вулканов на Красной планете начались в нойский период (3,5-4,1 миллиарда лет назад) и происходили в течение всего гесперийского периода (около 3,2-3,5 миллиарда лет назад). Как полагают исследователи, именно в это время на Марсе появились огромные вулканические нагорья и трапповые провинции.   Однако три миллиарда лет назад, в начале так называемого амазонийского периода, который продолжается до сих пор, вулканическая активность стала снижаться. Извергались лишь отдельные вулканы и довольно редко. Например, по мнению планетологов, щитовой вулкан Элизий в последний раз извергался почти 60 миллионов лет назад, а возраст самых молодых лавовых потоков вулкана Олимп (26 километров, высочайшая гора в Солнечной системе) — всего два миллиона лет. 

Поясним, на Марсе нет тектоники плит, как на Земле. На нашей планете вулканическая активность происходит систематически в результате столкновения тектонических плит, когда часть земной коры попадает под край соседней плиты и в результате погружается глубже в мантию, там ее компоненты подвергаются расплавлению, затем часть из них «всплывает» на поверхность снова, «подпитывая» вулканы.   На Марсе же, как считается, вулканы только древние, которые сформировались миллиарды лет назад над своим источниками — плюмами. На протяжении долгого периода времени они росли и извергались, но затем прекратили свою активность по пока непонятным причинам.   Группа планетологов все из того же Аризонского университета, но уже под руководством другого специалиста — Кристофера Гамильтона (Christopher Hamilton) — нашла доказательства того, что вулканическая активность на Красной планете продолжалось гораздо дольше, чем предполагалось, а возможно, продолжается и сегодня.   Целью исследования Гамильтона и его коллег стала все та же марсианская равнина Элизий. Почему? Во-первых, ранее под ней нашли мантийный плюм. Во-вторых, Элизий — единственная крупная провинция, в которой тектоно-магматическая активность началась относительно недавно (по разным данным, от двух миллиардов до 500 миллионов лет назад). То есть это достаточно молодой вулканический регион.

Значит, вероятность того, что в недрах под равниной до сих пор может существовать источник активности, выше, чем для более древних вулканических областей.  Американские ученые использовали снимки равнины Элизий, полученные космическими аппаратами NASA: Mars Reconnaissance Orbiter и Mars Global Surveyor (прекратил работу в 2006 году). Планетологи объединили изображения с радарными измерениями, проведенными радиолокатором подземного зондирования SHARAD, установленным на борту Mars Reconnaissance Orbiter. Этот прибор позволил ученым «прощупывать» глубину до 140 метров.   Информацию о топографии местности специалисты взяли из каталога данных инструмента Mars Orbiter Laser Altimeter орбитального зонда Mars Global Surveyor.  Всего ученые исследовали площадь примерно 9,1 миллиона квадратных километров, что сопоставимо с площадью Европы (10,2 миллиона квадратных километров). Данные с зондов были необходимы, чтобы планетологи смогли реконструировать эволюцию подповерхностных слоев равнины Элизий и воссоздать картины местного ландшафта до того, как лава там начинала вытекать из многочисленных трещин на поверхности.    Измерения показали, что равнина Элизий наполнена материалом, который образовался в результате 40 извержений, произошедших в период от 120 миллионов до одного миллиона лет назад.  Авторы работы отметили, что некоторые из таких извержений были достаточно сильными. Это опровергает озвученную другими учеными мысль, будто бурная вулканическая активность завершилась на Марсе три миллиарда лет назад. Например, одно из таких извержений заполнило долину Рахвэй (Rahway Valles) материалом, объемом более чем 16 тысяч кубических километров.  Результаты исследования также указали на несколько крупных наводнений в равнине Элизий, которые, вероятно, вызвали выбросы грунтовых вод через трещины в коре. Эти выбросы, по мнению Гамильтона, происходили во время извержений, а сами наводнения могли прорезать глубокие каналы, которые ученые сегодня фотографируют с помощью спутников.    Исследователи сделали вывод, что хотя на Марсе до сих пор вулканическая активность не наблюдалась, это не означает ее конец. Все больше данных указывают, что вулканы на Красной планете пока «дремлют» и могут проснуться в любой момент.

Диаметр Арсии составляет около 435 км, а его высота почти 19 км 

Долины Маринера (лат. Valles Marineris) — крупнейшая система каньонов в Солнечной системе. Она простирается более чем на 4 000 километров вдоль марсианского экватора.

Ширина этого образования достигает 600 километров, а глубина — 11 километров. Для сравнения: знаменитый Большой каньон в США, являющийся крупнейшей системой каньонов на Земле, имеет протяженность около 446 километров; его ширина достигает 29 километров, а глубина — 1,8 километра.

Если бы Долины Маринера оказались на Земле, они протянулись бы примерно от Москвы до Ташкента.

Свое название долины получили в честь орбитального аппарата NASA "Маринер-9", который в 1971 году обнаружил их и передал на Землю первые изображения.

Формирование Долин Маринера началось миллиарды лет назад, когда Марс был значительно более геологически активной планетой. Имеющиеся данные, вкупе с моделированием, показывают, что эта гигантская система каньонов возникла в два этапа: сначала появился тектонический разлом, а затем его углубили процессы эрозии.

Тектонический разлом

Основная причина появления Долин Маринера связана с формированием вулканического плато Фарсида — огромного нагорья к западу от каньонов. В этом регионе расположены четыре гигантских потухших вулкана, включая Олимп — самую высокую гору в Солнечной системе.

Когда в недрах Марса поднимались огромные массы магмы, кора планеты испытывала колоссальное напряжение. Она растягивалась и трескалась, образуя гигантские разломы. В результате на поверхности Марса появилась глубокая трещина протяженностью тысячи километров — зачаток будущих Долин Маринера.

Эрозионные механизмы

Однако тектонический разлом заложил лишь основу этой мегаструктуры. Формирование каньонов продолжилось позже, когда в игру вступили процессы эрозии.

Миллиарды лет назад атмосфера Марса была намного плотнее, а на поверхности стабильно присутствовала жидкая вода, потоки которой углубляли разломы, разрушали стенки и вымывали породу, постепенно расширяя каньоны.

Позднее, когда Марс утратил большую часть своей атмосферы и воды, ключевым фактором дальнейшего разрушения пород стала ветровая эрозия. Глобальные пыльные бури, иногда охватывающие всю Красную планету, медленно стачивали стенки каньонов и уносили мелкие частицы породы. Примечательно, что этот процесс продолжается и сегодня, хотя его масштабы значительно меньше, чем в прошлом.

Геологический архив Марса

Снимки, полученные орбитальными аппаратами Европейского космического агентства "Марс-экспресс", NASA "Викинг-1", "Викинг-2", Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) и "Марс Одиссей", Китайского национального космического управления "Тяньвэнь-1", Индийского космического агентства "Мангальян" и космического агентства ОАЭ "Аль-Амаль", показывают сложную слоистую структуру стенок каньонов. Это подтверждает гипотезу поэтапного формирования долин, а также отражает изменения климата и геологической активности Марса.

Сбор образцов из разных регионов Долин Маринера с их последующей доставкой на Землю для анализа в лабораториях позволил бы восполнить множество пробелов в истории Марса. Мы могли бы узнать гораздо больше о древней вулканической и тектонической активности, о том, сколько воды было на поверхности и куда она делась, как менялся климат и как Марс терял атмосферу. Но миссия такого формата, если однажды и будет организована, вряд ли состоится в ближайшее десятилетие.

Вулкан, достигающий высоты в 1639 м, находится на острове Флорес в Индонезии и примечателен своими уникальными кратерными озерами, которые способны изменять свой цвет в разное время.

Снимок со спутника Mars Reconnaissance Orbiter.

Кратер содержит большое количество водяного льда. Лёд существует в кратере постоянно, так как охлажденный воздух над ним является своеобразным защитным слоем и препятствует таянию или испарению.

 На Фарсиде расположены крупнейшие в Солнечной системе потухшие вулканы — гора Олимп, гора Аскрийская, гора Павлина, гора Арсия, все вместе также известные как "горы Фарсида". Здесь же находится уникальный щитовидный вулкан — патера Альба.

Газами, которые они выделяют

Грязевые вулканы встречаются обычно в нефтегазоносных районах. Это возвышения с кратерами, из которых извергается не лава, а газы и грязь с примесью нефти.

Грязевые вулканы не слишком опасны, однако известно, что извержение Большого Боздага в Азербайджане в 1902 году привело к человеческим жертвам. Подводные грязевые вулканы представляют некоторую опасность для судоходства: даже при слабом землетрясении в осадочных породах могут высвобождаться карманы, содержащие метан, и тогда к поверхности воды поднимается огромный пузырь газа, способный перевернуть судно.

Такие явления появляются при условиях низких температур и высокой влажности, что способствует появлению больших объемов кристалликов льда в воздухе. Эти кристаллы отражают свет источника и создают эффект «светового столба».

Специалисты Европейского космического агентства показали новую фотографию, которую сделала автоматическая межпланетная станция Mars Express. На снимке запечатлен регион под названием Каралис Хаос (Caralis Chaos). По мнению специалистов, в прошлом на его территории находилось одно из крупнейших озер Красной планеты.

В далеком прошлом Красной планеты, примерно 3,7 миллиарда лет тому назад, по ее поверхности текли потоки воды, которые образовывали постоянные водоемы. Обширный регион, окружающий Каралис Хаос, на самом деле содержит несколько древних озерных бассейнов, которые вместе образуют остатки огромного озера, занимавшего площадь более миллиона квадратных километров — озеро Эридания.

Интересно, что Эриданию, специалисты Европейского космического агентства называют озером, хотя его площадь почти в три раза превышала площадь Черного моря.

По мере изменения марсианского климата, озеро Эридания уменьшилось размерах, распалось на ряд небольших водоемов, которые затем полностью высохли.