I dag er det godt forstått at Mars er en kald, tørr og geologisk død planet. For milliarder av år siden da den fremdeles var ung, skrøt planeten en tettere atmosfære og hadde flytende vann på overflaten. For millioner av år siden opplevde den også en betydelig mengde vulkansk aktivitet, noe som resulterte i dannelsen av dets enorme funksjoner - som Olympus Mons, den største vulkanen i solsystemet.
Inntil nylig har forskere forstått at den vulkanske aktiviteten i Mars har vært drevet av andre kilder enn tektoniske bevegelser, som planeten har vært blottet for i milliarder av år. Etter å ha utført en studie av martinske bergprøver, konkluderte imidlertid et team av forskere fra Storbritannia og USA at for eons siden var Mars mer vulkanisk aktiv enn tidligere antatt.
Studien deres, med tittelen “Ta pulsen av Mars via datering av en vulkano-matet med slyngplante”, dukket nylig opp i det vitenskapelige tidsskriftet Naturkommunikasjon. Under ledelse av Benjamin Cohen, en forsker ved Scottish Universities Environmental Research Center (SUERC) og School of Geographical and Earth Sciences ved University of Glasgow, gjennomførte teamet en analyse av Mars 'vulkanske fortid ved bruk av prøver av Martiske meteoritter.
På jorden forekommer flertallet av vulkanismen som et resultat av platetektonikker, som er drevet av konveksjon i jordens mantel. Men på Mars er størstedelen av vulkansk aktivitet resultatet av mantelplymer, som er sterkt lokaliserte opphus av magma som stiger opp dypt inne i mantelen. Dette skyldes det faktum at overflaten til Mars har holdt seg statisk og kjølig de siste milliarder årene.
På grunn av dette vokser marsvulkaner (skjønt i morofologi som å skjerme vulkaner på jorden) til mye større størrelser enn de på jorden. Olympus Mons er for eksempel ikke bare den største skjoldvulkanen på Mars, men den største i solsystemet. Mens det høyeste fjellet på jorden - Mt. Everest - er 8 848 m (29,029 ft) i høyden, Olympus Mons er omtrent 22 km høy.
Av hensyn til studien deres brukte Dr. Cohen og kollegene radioskopiske dateringsteknikker, som ofte brukes til å bestemme alder og utbruddshastighet for vulkaner på jorden. Slike teknikker har imidlertid ikke tidligere blitt brukt for skjoldsvulkaner på Mars. Som et resultat var teamets studie av Martian-meteorittprøver den første detaljerte analysen av vekstrater i Martian vulkaner.
De seks prøvene de undersøkte er kjent som nakhlites, en klasse av Martian-meteoritt som dannet seg fra basaltisk magma for omtrent 1,3 milliarder år siden. Disse kom til jorden for omtrent 11 millioner år siden etter å ha blitt sprengt fra ansiktet til Mars av en påvirkningshendelse. Ved å utføre en analyse av Mars-meteoritter, klarte teamet å avdekke ny informasjon om Mars 'vulkanske fortid om lag 90 millioner år.
Som Dr. Cohen forklarte i en pressemelding fra University of Glasgow:
"Vi vet fra tidligere studier at nakhlite-meteorittene er vulkanske bergarter, og utviklingen av aldersdatingsteknikker de siste årene gjorde at nakhlittene var perfekte kandidater for å hjelpe oss å lære mer om vulkaner på Mars."
Det første trinnet var å demonstrere at steinprøvene faktisk var Martian-opprinnelse, noe teamet bekreftet ved å måle deres eksponering for kosmogen stråling. Fra dette bestemte de at bergartene ble utvist fra Marsoverflaten for 11 millioner år siden, mest sannsynlig som et resultat av en påvirkningshandling på Marsoverflaten. De benyttet seg av en høypresisjonsradioskopisk teknikk kjent som 40ar /39Ar dating.
Dette besto av å bruke en massegraf spektromomer for å måle mengden argon bygget opp i prøvene, som er resultatet av det naturlige radioaktive forfallet av kalium. Fra dette klarte de å skaffe ny informasjon om Mars-overflaten til 90 millioner år. Resultatene fra deres analyse indikerte at det er betydelige forskjeller i vulkansk historie mellom Jorden og Mars. Som Dr. Cohen forklarte:
”Vi fant ut at nakhlittene dannet seg fra minst fire utbrudd i løpet av 90 millioner år. Dette er veldig lang tid for en vulkan, og mye lengre enn varigheten av landjordiske vulkaner, som typisk bare er aktive i noen få millioner år. Og dette klør bare på overflaten til vulkanen, da bare en veldig liten mengde stein ville blitt kastet ut av støtkrateret - så vulkanen må ha vært aktiv mye lenger. ”
I tillegg var teamet også i stand til å begrense hvilke vulkaner bergprøvene deres kom fra. Tidligere studier utført av NASA avslørte flere kandidater for det mulige nakhlite kildekrateret. Imidlertid var bare ett av stedene samsvarende med resultatene når det gjelder alder på vulkanutbruddene og virkningen som ville ha kastet prøvene ut i verdensrommet.
Dette bestemte krateret (som for øyeblikket ikke er navngitt) ligger i de vulkanske slettene kjent som Elysium Planitia, omtrent 900 km unna toppen av vulkanen Elysium Mons - som ligger 12,6 km (7,8 mi) høy. Den ligger også omtrent 2000 km nord for der NASA Curiosity rover for tiden er. Som Cohen forklarte, har NASA noen fantastisk detaljerte satellittbilder av akkurat dette krateret.
"Det er 6,5 km bredt, og har bevart ejekta stråler av rusk," sa han. ”Og vi kunne se flere horisontale bånd på kraterveggene - noe som indikerer at bergartene danner lag, med hvert lag tolket som en egen lavastrøm. Denne studien har vært i stand til å gi et tydeligere bilde av nakhlittmeteorittenes historie, og i sin tur de største vulkanene i solsystemet. ”
I fremtiden vil eksempler på retur og besatte oppdrag til Mars garantert gjøre dette bildet enda bedre. Med tanke på at Mars, som Jorden, er en jordisk planet, vil det å vite alt vi kan om dens geologiske historie til slutt forbedre vår forståelse av hvordan de svabergete planetene i solsystemet dannet seg. Kort sagt, jo mer vi vet om Mars 'vulkanske historie, desto mer vil vi kunne lære om solsystemets dannelse og evolusjon.
