Et underlig trekk på overflaten av Mars har forskere gjettet om opprinnelsen. Det er en overflateavsetning av et mineral som er mer vanlig i det indre av planeter. En ny studie viser at dette indre mineralet antagelig ble brakt til overflaten av en eldgammel eksplosiv vulkan.
Nili Fossae ligger i Syrtis Major-regionen på Mars. Det er i nærheten av Isidis Planitia, en stor slette inne i et slagbasseng på Mars. Nili Fossae er interessant på grunn av mineralforekomstene i området, og hva disse forekomstene forteller oss om Mars. Spesifikt inneholder den en stor forekomst av mineralet olivin, som vanligvis finnes i det indre av planeter.
Spørsmålet denne studien prøvde å svare på, er hvordan fant olivinet veien til overflaten?
The Olivine Within
Olivine i seg selv er ikke sjelden eller bemerkelsesverdig. Faktisk er det den viktigste komponenten i jordens mantel. Det er heller ikke sjelden på Mars. Ordet olivin dekker faktisk en gruppe mineraler som er veldig like. For det første er de alle grønne, noe som forklarer "oliven" i olivin.
De finnes i stollende bergarter, som i utgangspunktet er avkjølt, størknet lava.
Med det i bakhodet kan overskriften for denne artikkelen virke ganske åpenbar. Selvfølgelig kom dette avsetningen av olivin fra en vulkan. Hvordan kunne det ellers ha kommet seg til overflaten fra mantelen? Men vitenskap handler om detaljene. Når, nøyaktig, i marshistorie, ble denne olivinen avsatt av en vulkan? I hvilken sammenheng skjedde det, og var det en del av større hendelser som formet Mars? Hvilken type vulkansk hendelse skapte den?
Disse spørsmålene, og størrelsen på olivinforekomsten det er snakk om, er det som gjør denne studien interessant.
Studien er fra Brown University i Providence, Rhode Island. Forfatterne er gradsstudenter Christopher Kremer og Michael Bramble, og professor John Mustard, fra Brown Universitys Institutt for jord-, miljø- og planvitenskap. Oppgaven kalles "Et utbredt olivenrikt askeforekomst på Mars" og er publisert i tidsskriftet Geology.
Minerale nerder
Det finnes en viss type person som er ekstremt interessert i mineraler. Langt fra å være en uvanlig, anti-sosial besettelse forfulgt i et fjernt hjørne av en universitetscampus, er studiet av mineraler en byggestein i planetarisk vitenskap. Uten vår forståelse av mineraler har vi ikke noe håp om å sammenstille Jordens historie. Vi ville også være uvitende om alle de andre planetene i solsystemet vårt, og om asteroider og meteoritter også.
Når det gjelder Mars, kan ikke viktigheten av å forstå mineraler bli overvektet. Hvilke mineraler vi ser, hvor vi ser dem, og hvordan de kom dit, er alle ledetråder for å forstå Mars. Og når forskere oppdager et uvanlig forekomst av mineraler der, vil de vite hvordan det kom dit.
Martian puslespill
Mars er et puslespill. Vi er ikke i nærheten av å fullføre den, men stykkevis begynner vi å forstå historien til den planeten. Spesifikt ønsker vi å vite om det noen gang var beboelig, og om det ennå kan være hjem til litt mikroskopisk liv. Disse spørsmålene kan ikke virkelig besvares direkte: de må avsløres ved å fullføre Martian-puslespillet.
Dette uvanlige avsetningen av olivin er en av brikkene i puslespillet.
Dette olivinavsetningen ble først oppdaget i 2003 og ble presentert i en artikkel om vitenskap. Dette papiret kunngjorde funnet av et 30 000 kvadratkilometer stort område med omtrent 30% olivin.
Området er kjent for sin geologiske dannelse. Det er et område med det som kalles grabber. Grabens er daler med skarpe pletter på begge sider, forårsaket av nedoverføring av landblokker.
I den opprinnelige artikkelen sa forfatterne at "feilvirkning etter dette området har utsatt lag for overflater rik på olivin." I løpet av årene har andre forskere kommet med andre mulige forklaringer. Noen har antydet utstrålende lavastrøm. Andre har antydet at olivinet ble mudret opp av en massiv innvirkning. Kanskje den samme virkningen som skapte det enorme Isidis-bassenget der innskuddet ligger.
Denne nye studien sier at olivinet ble avsatt av eksplosiv vulkanisme.
Vulkaniske eksplosjoner
For de fleste av oss er en vulkan en vulkan. Men det er forskjellige typer. En type kalles eksplosiv vulkanisme.
"Dette er en av de mest konkrete bevisene ennå for ideen om at eksplosiv vulkanisme var mer vanlig på tidlig Mars," sa Christopher Kremer, en doktorgradsstudent ved Brown University som ledet arbeidet.
Eksplosiv vulkanisme skjer når magma inneholder oppløste gasser som vanndamp. Den oppløste gassen skaper mye trykk i magmaen, og når luftfjellet ikke tåler trykket, eksploderer det. Den eksplosjonen sender en enorm mengde brennende aske og lava i luften.
Siden eksplosiv vulkanisme krever vanndamp, tror forskere at denne typen vulkaneksplosjoner skjedde tidlig i Mars 'liv, da det var mer vann rundt. Over tid mistet Mars vannet, og vulkansk aktivitet ville vært mindre eksplosiv. Den ville blitt erstattet av det som kalles effusiv vulkanisme, som er mildere og får lava til å strømme over overflaten, i stedet for å eksplodere i luften.
I følge Kremer er det mange bevis for denne utbredte vulkanske fasen i marshistorien, mens bevis for den tidligere eksplosive fasen ikke blir så lett oppdaget, spesielt med orbitale instrumenter.
"Å forstå hvor viktig eksplosiv vulkanisme var på tidlig Mars, er til syvende og sist viktig for å forstå vannbudsjettet i Martian magma, grunnvannsforhold og tykkelsen på atmosfæren," sa Kremer.
Orbital Eyes on Mars
Foreløpig må alle forskere studere dette innskuddet med orbitalinstrumenter. Kremer og kollegene brukte bilder med høy oppløsning fra NASAs Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) for å studere geologien i området i detalj. Som Kremer sa i en pressemelding, tok de en annen takling når de studerte området.
"Dette arbeidet avhenger metodisk fra hva andre mennesker har gjort ved å se på den fysiske formen til terrengene som er sammensatt av denne berggrunnen," sa Kremer. "Hva er geometrien, tykkelsen og orienteringen til lagene som utgjør den. Vi fant ut at den eksplosive vulkanismen og forklaringen på askefall merker alle de riktige boksene, mens alle alternative ideer for hva dette avsetningen kan være uenige i flere viktige henseender med det vi observerer fra bane. ”
Noe av det som skiller dette avsetningen fra andre utstrålende lavastrømningsområder er fordelingen av selve lavaen. Mens en effektiv strømning i utgangspunktet ville spre flytende berg over overflaten, der den ville samle seg i lavtliggende områder, er denne avsetningen i lange sammenhengende lag over daler, krater, åser og andre funksjoner. Ifølge Kremer er det mye mer konsistent med aske som legger seg fra et eksplosivt utbrudd enn det er med lavastrømmen.
Det kontinuerlige innskuddet utelukker også konsekvensscenariet. Isidis-virkningen som skapte Isidis-bassenget, kan ikke ha skapt et så jevnt lag med aske. Dessuten blir asken avsatt på toppen av noen av funksjonene som er opprettet av Isidis-påvirkningen.
Tilstanden til selve olivinen utelukker også konsekvensscenariet. Olivinet viser bevis på vedvarende og utbredt kontakt med vann. Olivinet ble endret av den kontakten, mye mer enn annet olivin på Mars. Forfatterne sier at det bare gir mening om at dette olivinet var fra askefall, siden aske er mye mer porøs enn andre bergarter, og ville ha tillatt vannet å komme i kontakt med olivinet.
Kan en Rover løse gåten?
Det er vanskelig å være helt sikker på noe du bare kan studere fra bane. Heldigvis ledes en rover på den måten.
I 2020 lanseres NASAs Mars 2020-rover på vei til Mars. Landingsstedet? Jezero-krateret, som er inne i olivinforekomsten. Det er utsatte områder med olivin tilgjengelig for roveren, og det virker som om 2020-roveren vil studere det.
"Det spennende er at vi snart ser om jeg har rett eller galt," sa Kremer. "Så det er litt nervepirrende, men hvis det ikke er en ashfall, vil det sannsynligvis være noe mye fremmed. Det er like morsomt om ikke mer. "
"Et av Mars 2020's 10 beste funn kommer til å finne ut hva denne olivinbærende enheten er," sier Mustard, Kremers rådgiver. "Det er noe folk vil skrive og snakke om i lang tid."
Når vi vet hvordan dette olivine puslespillet passer inn, vet vi noe om epoken med eksplosiv vulkanisme på Mars. I forlengelsen av dette vil vi vite noe om eldgammelt marsvann. I forlengelsen av dette, får vi vite noe om den antikke marsiske atmosfæren. Derfra vil vi vite noe om Mars-brukbarhet.
Er det ikke morsomt?
