Рис. 1. Недавно обнаруженный гигантский вулкан (обозначен красным пунктиром) расположен к югу от экватора Марса, в области под названием лабиринт Ночи (Noctis Labyrinthus), на западном окончании гигантской системы каньонов долины Маринер (Valles Marineris). Слева у края видимой части марсианского диска — три известных гигантских вулкана провинции Фарсида (Tharsis) — гора Аскрийская (Ascraeus Mons), гора Павлина (Pavonis Mons) и гора Арсия (Arsia Mons). Еще одна стрелка указывает на область, где под вулканическими отложениями предположительно находится погребенный лед (Glacier Ice). Гора Олимп с этого ракурса не видна. Изображение с сайта seti.org
Комплексный анализ результатов дистанционных исследований поверхности Марса указывает на то, что в восточной части планеты недалеко от экватора расположен древний гигантский вулкан. К такому выводу пришли американские ученые, представившие свой доклад на ежегодной Лунной и планетарной научной конференции. Эрозионные процессы практически сровняли вулканическую постройку с поверхностью. Поэтому вулкан долго оставался незамеченным. Авторы также предполагают, что в непосредственной близости от вулкана под покровом пепла и пирокластических отложений до сих пор могут находиться остатки ледникового льда. Ранее считалось, что водяной лед, необходимый для будущих марсианских миссий, сохранился только на полюсах. Экваториальная зона значительно доступнее для освоения с технической точки зрения, и наличие здесь льда может принципиально изменить стратегию освоения Красной планеты.
Центральную часть западного полушария Марса занимает нагорье Фарсида, образовавшееся в результате поднятия и излияния магмы. Это крупнейшая вулканическая провинция Красной планеты, и здесь расположены четыре гигантских марсианских вулкана. Самый большой из них — гора Олимп (21,9 км), высочайшая как по абсолютной, так и по относительной отметке гора Солнечной системы, находится на западной окраине вулканического плато. Ближе к центру — цепочка из трех других гигантских вулканов (с севера на юг): гора Аскрийская (18,0 км), гора Павлина (14,0 км) и гора Арсия (16,1 км). Практически в центре провинции Фарсида расположена возвышенность, изрезанная множеством пересекающихся каньонов — лабиринт Ночи. Это первый получивший название лабиринт (см. Планетная номенклатура) Марса и самый большой из них (рис. 2).
Рис. 2. Топография поверхности Марса на основе изображения, полученного альтиметром MOLA (Mars Orbital Laser Altimeter) — одного из пяти инструментов космического корабля Mars Global Surveyor (MGS), который работал на орбите Марса с сентября 1997 по ноябрь 2006 года. Лабиринт Ночи отмечен красной стрелкой. Изображение с сайта ru.wikipedia.org
Морфология каньонов лабиринта Ночи показывает, что они образовались в ходе тектонических процессов растяжения и растрескивания поверхности. Очевидно, это было следствием ее поднятия с образованием купола. На Земле куполовидные поднятия в центральных частях магматических провинций обычно указывают на наличие под ними мантийного плюма — гигантской «капли» расплавленного материала, всплывающего от границы ядра и мантии к поверхности. По геофизическим данным аналогичный плюм находится и под второй по величине вулканической провинцией Марса — нагорьем Элизий (см. новость Под марсианской равниной Элизий существует гигантский мантийный плюм, «Элементы», 08.12.2022).
На 55-й Лунной и планетарной научной конференции, прошедшей недавно в Вудлендсе, штат Техас, американские ученые — известный планетолог Паскаль Ли, сотрудник Института SETI и глава Института Марса, входящего в состав Исследовательского центра Эймса НАСА, и его ученик Сурабх Шубхам (Sourabh Shubham) из Мэрилендского университета — представили доклад, в котором они приводят доказательства того, что на месте лабиринта Ночи ранее существовал гигантский щитовой вулкан, либо серия вулканических построек, сгруппированных вокруг единого магматического центра.
В качестве исходных данных авторы использовали в первую очередь снимки высокого разрешения, сделанные камерой HiRISE космического аппарата Mars Reconnaissance Orbiter, а также результаты измерений компактного спектрометра CRISM того же аппарата и лазерного альтиметра MOLA космического корабля Mars Global Surveyor. Кроме того были учтены данные миссий НАСА «Маринер-9», «Викинг-1» и «Викинг-2», «Марс Одиссей», а также миссии ЕКА «Марс-экспресс».
Комплексный анализ всех этих данных показал, что лабиринт Ночи представляет собой округлое поднятие диаметром около 450 км. Наиболее приподнятые блоки образуют дугу в его западной части. Отметки их поверхности превышают 8000 м, а самую высшую точку (9022 м) авторы назвали Noctis Mons (гора Ночи). Она стала седьмой по высоте вершиной Марса (рис. 3).
Рис. 3. Гора Ночи (красная точка) и дугообразное поднятие в западной части лабиринта Ночи на альтиметрической карте Марса. Все области, выделенные серым цветом, находятся ниже абсолютной отметки 8000 м. Изображение из обсуждаемого доклада 2024 года
По мнению авторов, дугообразное поднятие — часть некогда существовавшей огромной вулканической постройки. На это указывают геоморфологические особенности — концентрическая симметрия возвышений и склонов, покатых поверхностей столовых гор и разделяющих их желобов, скорее всего, отражающих радиальные и кольцевые разломы, которые образовались при просадке стенок вулкана. Террасированная впадина сложной формы в центре интерпретируется как остатки кальдеры.
Вулканическую природу постройки подтверждают и геологические данные — характер слоистости, свойственный изверженным породам, морфология и текстура потоков лавы, характерные темная окраска и низкое альбедо, а также состав: по данным спектрометрии породы, с большой вероятностью, представлены лавами основного состава с преобладанием кальциевых пироксенов типа авгита. Кроме того, для этой области отмечается большое разнообразие гидратированных минералов — сульфатов, которые нередко образуются при взаимодействии вулканических пород с водой или льдом.
В прошлом году Ли, Шубхам и их коллега из Института Марса Джон Шатт (John Schutt), специалист по ледовым полям Арктики и Антарктиды, анализируя данные марсианских миссий, обнаружили в эрозионном отверстии одного из вулканических покровов выход «светлых отложений» площадью 4 на 6 км, который они интерпретировали как реликтовый ледник.
Судя по спектральному составу, «светлые отложения» сложены водными сульфатами, в основном ярозитом. Как считают авторы, сульфаты образовались, когда вулканические пирокластические материалы, такие как пепел, зола, пемза и тефра, осаждались на поверхности ледника и вступали в химическую реакцию с водой. Образовавшаяся сульфатная корка при этом унаследовала, вплоть до мельчайших деталей, все морфологические признаки ледника — текстуры течения, слоистость льда, моренные полосы, структуры абляции. Все они прекрасно читаются на обработанных в специальной программе снимках (рис. 4).
Рис. 4. Снимки камеры HiRISE в искусственных цветах (вверху) и обработанное изображение (внизу) с выделением области реликтового ледника (Relict Glacier) и характерных для него морфологических особенностей: структур слоистости (foliation), плоскостей надвигов (thrust planes), трещин расширения (splaying crevasses), краевых трещин (marginal crevasses), кольцевых и пересекающихся трещин типа «крестики-нолики» (tic-tac-toe crevasses) и надвиговых моренных полос (thrust moraine bands). Прочие формы рельефа, отмеченные на снимке: поля поздних вулканических отложений (latest volcanic deposits), поля постледниковых региональных вулканических отложений (post-glacial regional volcanic deposits), ударный кратер (impact crater), бескорневые вулканические конусы (rootless cones). Изображение из доклада 2023 года
Исследователи отмечают, что поля светлых отложений практически не имеют следов импактных воздействий — кратеры на их поверхности небольшие и весьма малочисленные. Из этого они делают вывод о том, что ледник здесь существовал в том числе в течение амазонийского, последнего периода в геологической истории Марса. А раз сульфаты образовались при взаимодействии вулканогенных образований со льдом, значит и вулканическая активность продолжалась вплоть до относительно недавнего времени.
Здесь важно подчеркнуть слово «относительно». Амазонийский период очень продолжительный по времени, а его нижняя граница определена весьма условно. Считается, что он начался 3,46–2,0 млрд лет назад и продолжается до сих пор. К тому же сами авторы указывают на многочисленные свидетельства глубокой эрозии вулканического сооружения: эрозии такого масштаба, для которого даже в земных условиях, где эрозионные силы действуют намного агрессивнее, требуются миллионы лет. В то же время, процессы разрушения могли происходить быстрее из-за того, что вулкан находился в тектонически активной зоне.
Авторы интерпретируют зону лабиринта Ночи как огромный вулканический щит, сложенный слоистыми толщами пирокластических материалов, лавы и льда. Ледник возник в результате накопления снега на его склонах в течение длительного времени. По мере заложения разломов, связанных с подъемом центральной части вулканической области Фарсида, лава изливалась в различных местах, через трещины, что привело к термической эрозии погребенного льда и обрушению крупных участков склона. В итоге образовалась нынешняя мозаика приподнятых блоков и разделяющих их глубоких каньонов.
Внутренняя зона древнего вулкана, фиксируемая по наиболее поднятым участкам рельефа, составляет в диаметре 250 км. Внешняя, в пределах которой распространены потоки лавы, пирокластические отложения и отложения гидратированных минералов — 450 км (рис. 5).
Рис. 5. Элементы строения гигантской вулканической постройки в зоне лабиринта Ночи. Пунктиром показаны три концентрические зоны: в центре — остатки кальдеры; внутренняя зона диаметром 250 км; внешняя зона диаметром 450 км. Relict Glacier — поле предполагаемого реликтового ледника на северо-восточном склоне вулкана. Желтая точка — место, которое рекомендуют авторы для будущей миссии. Изображение из обсуждаемого доклада 2024 года
Известно, что в экваториальной зоне водяной лед на поверхности Марса весьма нестабилен, поэтому велика вероятность, что он к настоящему времени полностью сублимировался. Однако ученые не исключают того, что на небольших глубинах, под покровами вулканических пород и коркой сульфатных солей до сих пор сохраняются остатки ледника.
Тот факт, что лабиринт Ночи расположен вблизи экватора, а не в труднодоступных для посадочных аппаратов полярных областях, делает этот участок крайне интересным для дальнейшего изучения, в том числе с точки зрения поисков жизни. Авторы доклада рекомендуют отправить туда исследовательскую миссию. Они даже определили место для будущей посадки — на северо-восточном склоне, вблизи выхода на поверхность реликтового ледника.
Источники:
1) Pascal Lee, Sourabh Shubham. Large eroded volcano complex and buried glacier ice in Eastern Noctis Labyrinthus: Evidence for recent volcanism and glaciation near Mars’ equator // 55th Lunar and Planetary Science Conference. 2024.
2) Pascal Lee, Sourabh Shubham, John W. Schutt. A Relict Glacier near Mars’ equator: Evidence for recent glaciation and volcanism in Eastern Noctis Labyrinthus // 54th Lunar and Planetary Science Conference. 2023.
Владислав Стрекопытов
