Mærkelig mineralforekomst fra Mars stammer sandsynligvis fra vulkanske eksplosioner

Askefald fra ældgamle vulkanske eksplosioner er den sandsynlige kilde til en mærkelig mineralforekomst nær landingsstedet for NASAs næste Mars-rover, finder en ny undersøgelse. Forskningen, offentliggjort i tidsskriftet Geologi , kunne hjælpe videnskabsmænd med at samle en tidslinje over vulkansk aktivitet og miljøforhold på den tidlige Mars.

"Dette er et af de mest håndgribelige beviser til dato for ideen om, at eksplosiv vulkanisme var mere almindelig på den tidlige Mars, sagde Christopher Kremer, en kandidatstuderende ved Brown University, der ledede arbejdet. "At forstå, hvor vigtig eksplosiv vulkanisme var på tidlig Mars, er i sidste ende vigtigt for at forstå vandbudgettet i Mars magma, grundvandsoverflod og atmosfærens tykkelse."

Vulkaneksplosioner sker, når gasser som vanddamp opløses i underjordisk magma. Når trykket af den opløste gas er mere end stenen ovenfor kan holde, det eksploderer, sender en brændende sky af aske og lava op i luften. Forskere mener, at denne form for udbrud burde være sket meget tidligt i Mars historie, når der var mere vand til rådighed for at blive blandet med magma. Da planeten tørrede ud, de vulkanske eksplosioner ville være stillet og givet plads til mere udstrømmende vulkanisme - en blidere udsivning af lava på overfladen. Der er masser af beviser for en udstrømmende fase på Mars-overfladen, men beviser for den tidlige eksplosive fase har ikke været let at få øje på med orbitale instrumenter, siger Kremer.

Denne nye undersøgelse kiggede på en forekomst beliggende i en region kaldet Nili Fossae, der længe har været interessant for forskere. Aflejringen er rig på mineralet olivin, hvilket er almindeligt i planetariske interiører. Det tyder på, at forekomsten stammer fra dyb undergrund, men det har ikke været klart, hvordan materialet kom til overfladen. Nogle forskere har foreslået, at det er endnu et eksempel på en overstrømmende lavastrøm. Andre har foreslået, at materialet blev opgravet af et stort asteroide-nedslag - det nedslag, der dannede det gigantiske Isidis-bassin, hvori aflejringen sidder.

Til denne undersøgelse, Kremer og kolleger fra Brown brugte billeder i høj opløsning fra NASAs Mars Reconnaissance Orbiter til at se på forekomstens geologi i fine detaljer. Kremers medforfattere på værket er Brown-studerende Mike Bramble, og Jack Mustard, en professor i Browns Department of Earth, Miljø- og Planetvidenskab og Kremers rådgiver.

"Dette arbejde afveg metodologisk fra, hvad andre mennesker har gjort ved at se på den fysiske form af terrænerne, der er sammensat af denne grundfjeld, " sagde Kremer. "Hvad er geometrien, tykkelsen og orienteringen af ​​lagene, der udgør den. Vi fandt ud af, at forklaringen på eksplosiv vulkanisme og askefald sætter kryds i alle de rigtige felter, mens alle de alternative ideer til, hvad denne aflejring kan være, er uenige i flere vigtige henseender med det, vi observerer fra kredsløb."

Arbejdet viste, at aflejringen strækker sig jævnt over overfladen i lange sammenhængende lag, der draperer jævnt hen over bakkerne, dale, kratere og andre funktioner. Den jævne fordeling, Kremer siger:er meget mere i overensstemmelse med askefald end lavastrøm. En lavastrøm forventes at samle sig i lavtliggende områder og efterlade tynde eller ikke-eksisterende spor i højlandet.

Og de stratigrafiske forhold i området udelukker en oprindelse forbundet med Isidis-påvirkningen, siger forskerne. De viste, at indbetalingen ligger oven på funktioner, der vides at være kommet efter Isidis-begivenheden, tyder på, at selve indbetalingen også kom efter.

Askefaldsforklaringen er også med til at redegøre for forekomstens usædvanlige mineralske signaturer, siger forskerne. Olivinen viser tegn på udbredt ændring gennem kontakt med vand - langt mere ændring end andre olivinaflejringer på Mars. Det giver mening, hvis dette var askefald, som er porøs og derfor modtagelig for ændringer af små mængder vand, siger forskerne.

Alt i alt, siger forskerne, disse kredsløbsdata hælder stærkt mod en askefaldsoprindelse. Men holdet behøver ikke kun at stole på orbitaldata i lang tid. NASAs Mars2020 rover er planlagt til at lande i Jezero Crater, som sidder i olivinaflejringen. Og der er eksponeringer af aflejringen i krateret. Den olivinrige enhed vil næsten helt sikkert være et af roverens efterforskningsmål, og det kan have det sidste ord om, hvad dette depositum er.

"Det spændende er, at vi meget snart vil se, om jeg har ret eller forkert, " sagde Kremer. "Så det er lidt nervepirrende, men hvis det ikke er et askefald, det bliver nok noget meget mærkeligere. Det er lige så sjovt, hvis ikke mere."

Hvis det viser sig at være askefald, Kremer siger:den validerer den metode, der er brugt i denne undersøgelse som et middel til at se på potentielle askeaflejringer andre steder på Mars.

Men uanset hvad roveren finder, vil det være vigtigt for at forstå udviklingen af ​​den røde planet.

"En af Mars 2020's top 10 opdagelser vil være at finde ud af, hvad denne olivinbærende enhed er, " sagde Sennep, Kremers rådgiver. "Det er noget, folk vil skrive og tale om i lang tid."