Monstervulkaner på Mars - hvordan rumsten hjælper os med at løse deres mysterier

Mars har berømt de største vulkaner, videnskaben kender. Den største er Olympus Mons, billedet ovenfor, som tårner sig 22 km over de omkringliggende sletter - over to og en halv gange højere end Mount Everest. Denne uddøde vulkan er 640 km bred, selv på det smalleste sted, større end afstanden mellem London og Glasgow, eller Los Angeles og San Francisco. Og Olympus Mons er ikke alene om de stødt, der slår jorden-tre andre Mars-vulkaner er mere end 10 km høje.

Mars er en lille verden. Det er halvdelen af ​​diameteren og mindre end 11% af Jordens masse, så eksistensen af ​​sådanne vulkaner var særligt overraskende, da de blev afsløret af de første satellitbanebilleder, der blev indsamlet af NASA i 1970'erne. Lige siden, forskere har været ivrige efter at opdage mere om disse tårnhøje bjerge - hvad de er lavet af, da de først brød ud, da de sidst var aktive, og hvorfor de blev så meget større end noget andet på vores egen planet. Så hvordan kommer vi videre?

Rumfartøjer har sendt fantastiske billeder og data tilbage om disse vulkaner gennem årene, giver en fantastisk mængde viden. Vi har lært meget af slagkraterne fra asteroider, for eksempel, da ældre områder på planeten har flere kratere end yngre områder.

Fra dette, forskere har konkluderet, at vulkanerne på Mars begyndte at bryde ud for godt 3,5 milliarder år siden, nogenlunde sammenlignelig med, hvor langt tilbage udbrud går på Jorden. De seneste marsudbrud er måske et par titusinder af millioner år gamle. Ingen aktive vulkaner er blevet opdaget; i hvert fald ikke endnu.

Rockoptagelse

Forskere studerer også Mars -vulkaner ved at undersøge visse meteoritter på Jorden. Asteroidangreb på Mars er også relevante for dette, da enorme mængder energi frigives, når store asteroider rammer overfladen. Dette er ofte tilstrækkeligt til at sprænge andre stenstykker opad, hvoraf nogle når Jorden som meteoritter.

Vi har nu genvundet mere end 100 prøver af ægte Mars -rumsten:de gasser, der er fanget inde i dem, matcher den Mars -atmosfære, som blev registreret af Viking- og Curiosity -missionerne. Meteoritterne kan undersøges i laboratorier med state-of-the-art maskiner, der er for store og tunge til at passe på rumfartøjer. Mine kolleger og jeg har netop offentliggjort den nyeste forskning i Nature Communications. Den første detaljerede analyse af vulkanernes udbrudshastigheder på Mars ved hjælp af Mars -meteoritter, det involverede det skotske universitets miljøforskningscenter, universitetet i Glasgow, Lawrence Livermore National Laboratory i Californien, og Natural History Museum i London.

Vi undersøgte seks meteoritter, der var fundet forskellige steder i løbet af det sidste århundrede, herunder den egyptiske ørken (se til højre), Indiana i det amerikanske Midtvesten, og de golde ismarker i Antarktis. De var blevet skubbet ud i rummet sammen for omkring 11 millioner år siden - det er vigtigt, fordi det betyder, at de må have forladt Mars efter det samme asteroide -slagkrater på den samme vulkan.

For at bestemme hvornår klipperne oprindeligt brød ud, vi brugte en teknik kendt som argon-argon geokronologi. Dette fungerer ved at måle, ved hjælp af et massespektrometer, mængden af ​​argon opbygget af det naturlige forfald af kalium. Det viste, at meteoritterne dannede 1,3 milliarder til 1,4 milliarder år siden fra mindst fire udbrud i løbet af 90 millioner år. Dette er meget lang tid for en vulkan at være aktiv, og meget længere end terrestriske vulkaner, som typisk kun er aktive i et par millioner år.

Alligevel ridser dette kun på vulkanens overflade, da asteroiden kun vil have udgravet sten begravet få titalls meter under overfladen. Når vi taler om en vulkan, der kan være op til 10 km høj, dette repræsenterer kun en meget lille del af dets historie. Det må derfor være begyndt at bryde ud, før de 1,4 milliarder år gamle sten, som vi har studeret, blev dannet.

Vi var også i stand til at beregne, at denne vulkan voksede usædvanligt langsomt - omkring 1, 000 gange langsommere end vulkaner på Jorden. Dette indikerer igen, at for at Mars -vulkanerne var blevet så store, Mars må have været langt mere vulkansk aktiv i en fjern fortid. Det hele tjener til at understøtte de tidligere fund, jeg nævnte om Mars -vulkaner, der går op på 3,5 milliarder år.

Kendte og ukendte

Den anden årsag til den massive størrelse af Mars -vulkaner er, at Mars mangler aktiv pladetektonik. Dette har gjort det muligt for smeltet sten at bryde ud gennem de samme dele af planetens skorpe i meget lange perioder. For terrestriske vulkaner, derimod, pladetektonik flytter dem væk fra deres magmakilder og bringer deres udbrud til ende.

Det sidste stykke af puslespillet for vores Mars -meteoritter var, hvor de kom fra. Ved at undersøge NASA -satellitbilleder fandt vi en potentiel kandidat:et krater stort nok til at have skubbet meteoritter ud i rummet, men ung nok til at stemme overens med udkastningsalderen på 11 millioner år, og på vulkansk terræn. Endnu ikke navngivet, krateret er 900 km fra toppen af ​​vulkanen Elysium Mons på 12,6 km, over 2, 000 km nord for det nuværende sted for NASA Curiosity -roveren.

Vores forskningsarbejde har understreget de betydelige forskelle i vulkansk aktivitet mellem Jorden og Mars, men talrige hemmeligheder om disse Mars -vidundere er tilbage. Forskere diskuterer stadig de mekanismer i planetens kappe, der driver sådanne vulkaner og fortsætter med at levere magma til udbrud de samme steder i så lang tid. Alderen for de seneste udbrud på Mars er også stadig behæftet med betydelig usikkerhed. Og der er meget, der stadig skal afdækkes om forbindelserne mellem planetens vulkaner og dens atmosfære.

Nogle af disse hemmeligheder vil fortsat blive afsløret ved at studere Mars -meteoritter, satellitbilleder og nye rovere. For virkelig at forstå de største vulkaner i solsystemet, imidlertid, vi bliver sandsynligvis nødt til at samle stykker af vores naboplanet gennem menneskelige eller robotiske missioner og bringe dem tilbage til Jorden.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.