Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

NASA bekræfter tusindvis af massive, gamle vulkanudbrud på Mars

Dette billede viser flere kratere i Arabia Terra, der er fyldt med lagdelt sten, ofte udsat i afrundede høje. Billedet er taget af et kamera, højopløsnings billedbehandlingseksperimentet, på NASAs Mars Reconnaissance Orbiter. Kredit:NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

Nogle vulkaner kan producere så kraftige udbrud, at de frigiver oceaner af støv og giftige gasser i luften, blokerer sollys og ændrer en planets klima i årtier. Ved at studere topografien og mineralsammensætningen af ​​en del af Arabia Terra-regionen i det nordlige Mars, videnskabsmænd fandt for nylig beviser for tusindvis af sådanne udbrud, eller "superudbrud, "som er de mest voldsomme vulkanske eksplosioner, man kender.

Udspyder vanddamp, carbondioxid, og svovldioxid i luften, disse eksplosioner rev gennem Mars-overfladen over en periode på 500 millioner år for omkring 4 milliarder år siden. Forskere rapporterede dette skøn i et papir offentliggjort i tidsskriftet Geofysiske forskningsbreve i juli 2021.

"Hvert af disse udbrud ville have haft en betydelig klimapåvirkning - måske gjorde den frigivne gas atmosfæren tykkere eller blokerede for Solen og gjorde atmosfæren koldere, " sagde Patrick Whelley, en geolog ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, der ledede Arabia Terra-analysen. "Modellere af Mars-klimaet vil have noget arbejde at gøre for at forsøge at forstå virkningen af ​​vulkanerne." op til tusindvis af miles fra udbrudsstedet, en vulkan i denne størrelsesorden kollapser i et kæmpe hul kaldet en caldera. Calderas, som også findes på jorden, kan være snesevis af miles bred. Syv calderaer i Arabia Terra var de første giveaways, som regionen engang kunne have været vært for vulkaner, der var i stand til superudbrud.

Engang troede man at være fordybninger efterladt af asteroide-nedslag til Mars-overfladen for milliarder af år siden, videnskabsmænd foreslog først i en undersøgelse fra 2013, at disse bassiner var vulkanske calderaer. De lagde mærke til, at de ikke var helt runde som kratere, og de havde nogle tegn på kollaps, såsom meget dybe gulve og bænke af sten nær væggene.

"Vi læste avisen og var interesserede i at følge op, men i stedet for selv at lede efter vulkaner, vi ledte efter asken, fordi du ikke kan skjule det bevis, " sagde Whelley.

Whelley og hans kolleger fik ideen til at lede efter beviser for aske efter at have mødt Alexandra Matiella Novak, en vulkanolog ved Johns Hopkins Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland. Matiella Novak havde allerede brugt data fra NASAs Mars Reconnaissance Orbiter til at finde aske andre steder på Mars, så hun gik sammen med Whelley og hans team for at se specifikt i Arabia Terra.

Holdets analyse fulgte op på arbejdet fra andre videnskabsmænd, der tidligere antydede, at mineralerne på overfladen af ​​Arabia Terra var vulkansk oprindelse. En anden forskergruppe, efter at have lært, at Arabia Terra-bassinerne kunne være calderaer, havde beregnet, hvor aske fra mulige superudbrud i den region ville have sat sig:at rejse medvind, mod øst, det ville tynde ud fra midten af ​​vulkanerne, eller i dette tilfælde, hvad der er tilbage af dem - calderaerne.

"Så vi tog det op på det tidspunkt og sagde, "OKAY, godt, disse er mineraler, der er forbundet med ændret vulkansk aske, som allerede er dokumenteret, så nu skal vi se på, hvordan mineralerne er fordelt for at se, om de følger det mønster, vi ville forvente at se fra superudbrud, " sagde Matiella Novak.

Holdet brugte billeder fra MRO's Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars til at identificere mineralerne i overfladen. Ser i væggene af kløfter og kratere fra hundreder til tusinder af miles fra calderaerne, hvor asken ville være blevet båret af vinden, de identificerede vulkanske mineraler omdannet til ler af vand, herunder montmorillonit, imogolit, og allofan. Derefter, ved hjælp af billeder fra MRO-kameraer, holdet lavede tredimensionelle topografiske kort over Arabia Terra. Ved at lægge mineraldata over de topografiske kort over de analyserede kløfter og kratere, forskerne kunne se i de mineralrige aflejringer, at lagene af aske var meget velbevarede - i stedet for at blive rodet af vind og vand, asken var lagdelt på samme måde, som den ville have været, når den var frisk.

"Det var da jeg indså, at dette ikke er et lykketræf, dette er et rigtigt signal, " sagde Jacob Richardson, en geolog ved NASA Goddard, der arbejdede med Whelley og Novak. "Vi ser faktisk, hvad der blev forudsagt, og det var det mest spændende øjeblik for mig."

De samme videnskabsmænd, som oprindeligt identificerede calderaerne i 2013, beregnede også, hvor meget materiale der ville være eksploderet fra vulkanerne, baseret på volumen af ​​hver caldera. Disse oplysninger gjorde det muligt for Whelley og hans kolleger at beregne antallet af udbrud, der var nødvendige for at producere tykkelsen af ​​aske, de fandt. Det viste sig, at der var tusindvis af udbrud, sagde Whelley.

Et tilbageværende spørgsmål er, hvordan en planet kan have kun én type vulkan, der affalder en region. På jorden, vulkaner, der er i stand til superudbrud - det seneste udbrud 76, 000 år siden på Sumatra, Indonesien - er spredt over hele kloden og eksisterer i de samme områder som andre vulkantyper. Mars, også, har mange andre typer vulkaner, inklusive den største vulkan i solsystemet, kaldet Olympus Mons. Olympus Mons er 100 gange større i volumen end Jordens største vulkan Mauna Loa på Hawaii, og er kendt som en "skjoldvulkan, " som dræner lava ned ad et let skrånende bjerg. Arabia Terra har indtil videre det eneste bevis på eksplosive vulkaner på Mars.

Det er muligt, at super-eruptive vulkaner var koncentreret i områder på Jorden, men er blevet eroderet fysisk og kemisk eller flyttet rundt på kloden, da kontinenter flyttede sig på grund af pladetektonikken. Disse typer eksplosive vulkaner kunne også eksistere i områder af Jupiters måne Io eller kunne have været samlet på Venus. Uanset hvad tilfældet måtte være, Richardson håber, at Arabia Terra vil lære forskerne noget nyt om geologiske processer, der hjælper med at forme planeter og måner.

"Folk vil læse vores avis og gå, "Hvordan? Hvordan kunne Mars gøre det? Hvordan kan sådan en lille planet smelte nok sten til at drive tusindvis af superudbrud på ét sted?" sagde han. "Jeg håber, at disse spørgsmål medfører en masse anden forskning.


Varme artikler