Per daugelį metų įpratome į Marsą žiūrėti kaip į planetą, kurios ugnikalniai seniai nurimo: kadaise čia vyko įspūdingi išsiveržimai, o vėliau viskas pamažu užgeso. Toks vaizdinys patogus, nes leidžia planetos istoriją suskirstyti į aiškias epochas ir suponuoja, kad vėlyvieji vulkanizmo pėdsakai buvo paprasti bei vienkartiniai. Vis dėlto naujausi tyrimai piešia kur kas įdomesnį scenarijų.
Net ir vėlyvuoju, jauniausiu Marso vulkanizmo laikotarpiu po paviršiumi galėjo veikti ilgalaikės, laikui bėgant kintančios magminės sistemos. Ypač intriguoja tai, kad kalbama apie vietovę, kuri iš pirmo žvilgsnio atrodo tarsi vieno trumpo įvykio „suvenyras“. Paviršiuje matyti lavos išsiliejimų pėdsakai ir vulkaninė struktūra, todėl gali pasirodyti, jog atsivėrė plyšys, ištekėjo lava – ir viskas. Tačiau pasitelkus orbitinius duomenis bei mineraloginę analizę darosi aišku, kad vien tik paviršiaus vaizdas gali klaidinti. Tai, kas atrodo kaip vienas geologinės istorijos skyrius, iš tiesų gali būti visa knyga su keliais skirtingais veiklos etapais.
Už šio atradimo stovi tarptautinė mokslininkų komanda, kurioje ryškus ir Lenkijos indėlis. Pirmasis publikacijos autorius – dr. Bartoszas Pieterakas iš Adomo Mickevičiaus universiteto Poznanėje. Planetologiniuose tyrimuose tai nėra vien formalumas: pirmasis autorius dažniausiai koordinuoja duomenų analizę, veda interpretaciją ir sujungia pavienius, išsklaidytus faktus į vieną nuoseklią istoriją.
Apylinkės prie Pavonis Mons ir pėdsakai, rodantys jauno vulkanizmo veiklą
Tyrimai sutelkti į regioną į pietus nuo Pavonis Mons – vieno iš didžiųjų Marso ugnikalnių, priklausančių Tharsio sričiai. Tai svarbus kontekstas, nes tokių milžiniškų ugnikalnių apylinkės yra tarsi archyvas, kuriame magminių procesų istorija „užrašyta“ uolienose ir mineraluose. Pavonis Mons kraštovaizdis susiformavo veikiant galingiems geologiniams procesams, tačiau šį kartą tyrėjai dėmesį nukreipė į jaunesnius, iš pirmo žvilgsnio kuklesnius pėdsakus.
Analizei pasitelkti orbitiniai stebėjimai, apimantys tiek paviršiaus morfologiją, tiek mineralinę sudėtį. Būtent šis derinys leidžia padaryti kokybinį šuolį. Morfologija parodo, kaip vietovė atrodo: kur tekėjo lava, kur susiformavo kūgiai, kanalai, lūžiai, kur plyti ištęsti išsiliejimų plotai. Mineralogija atskleidžia, iš ko šios struktūros sudarytos ir kas nutiko magmai, kol ji virto uoliena. Kai „kalbėti“ pradeda abu šie informacijos šaltiniai, mokslininkai ne tik žiūri į nuotraukas, bet ir skaito geologinę istoriją.
Vienas ugnikalnis, keli skirtingi etapai: nuo plyšinių išsiveržimų iki taškinio kūgio formavimosi
Pagrindinė išvada paprasta: tai nebuvo vienkartinis išsiveržimas. Vulkaninė sistema vystėsi keliais etapais. Pirmajame etape lava liejosi iš ilgesnių plyšinių angų, o vėliau suaktyvėjo taškinis (lokalus) vulkanizmas, suformavęs vulkaninį kūgį. Tai nėra smulkmena. Plyšiniai išsiveržimai paprastai paskleidžia lavą plačiau ir sukuria kitokio tipo dangas, o taškiniai išsiveržimai labiau koncentruojasi aplink vieną kanalą ir dažnai formuoja „klasikinius“ kūgio pavidalo ugnikalnius.
Ypač svarbu tai, kad skirtingi lavos išsiliejimai, nors ir atrodė nevienodi, buvo maitinami tos pačios giluminės magminės sistemos. Iš pirmo žvilgsnio tai gali pasirodyti tik detalė, tačiau iš tiesų tai – raktas į supratimą. Jei kelios skirtingos veiklos fazės naudojosi tuo pačiu „magmos rezervuaru“, vadinasi, šis rezervuaras gyvavo ilgai, kito ir neišnyko po pirmojo išsiveržimo. Tokia perspektyva kardinaliai skiriasi nuo modelio, paremto vienkartiniais įvykiais: Marsas ima priminti dinamišką pasaulį, kuriame po pluta ilgą laiką vyko aktyvūs vidiniai procesai.
Mineralai kaip detektyvai: kaip nustatyta, kad magma laikui bėgant kito?
Kiekvienas išsiveržimo etapas paliko savitą mineralinį „parašą“. Tai ir yra planetinės geologijos esmė: vulkaninės uolienos nėra vien sustingusi lava. Jų sudėtis ir mineralai liudija, kokia buvo temperatūra, cheminė sandara, ar magma maišėsi su kitomis magmos porcijomis, ar ilgai „užsilaikė“ magminėje kameroje, ar greitai pasiekė paviršių, taip pat ar pakeliui reagavo su aplinkinėmis uolienomis.
Tyrime pabrėžiama, kad mineralinės sudėties skirtumai rodo: magma evoliucionavo. Labiausiai tikėtina interpretacija – laikui bėgant keitėsi gylis, kuriame magma susidarydavo, ir laikas, kurį ji praleisdavo po paviršiumi iki išsiveržimo. Tai jau pasakoja apie sistemą su „atmintimi“ ir raida, o ne apie vienkartinį plyšį plutoje. Praktikoje tai reiškia, kad po nagrinėjamu regionu veikė ilgalaikė sistema, galėjusi kaupti magmą, kisti ir skirtingu metu išstumti ją į paviršių įvairiomis formomis.
Kaip tai keičia mūsų mąstymą apie Marsą ir kodėl tai svarbu būsimoms misijoms?
Jei net jaunos Marso vulkaninės sistemos buvo gerokai sudėtingesnės, nei manyta, tenka peržiūrėti kelis esminius dalykus. Pirma, planetos šiluminė istorija gali būti turtingesnė, nei rodo supaprastinti modeliai. Ilgalaikė, kompleksiška magminė sistema reiškia, kad Marso plutoje ir mantijoje turėjo egzistuoti šilumos šaltinis bei medžiagos transporto mechanizmas, kuris neužgeso iš karto.
Antra, tokios vietos yra puikios laboratorijos hipotezėms apie uolinių planetų vėsimą ir vidinį aktyvumą tikrinti: jos padeda atsakyti, kiek ilgai tokios planetos gali išlaikyti dinamišką gelmių veiklą. Trečia, vulkanizmas – tai ne vien lava. Tai ir dujos, antriniai mineralai, galimos nišos cheminiams procesams, kurie Žemėje neretai siejami su sudėtinga aplinkos chemija. Nebūtina daryti sensacingų išvadų: pakanka pastebėti, kad ilgesnę ir sudėtingesnę geologinę istoriją turinčios vietovės paprastai palieka kur kas turtingesnį procesų „archyvą“, o toks archyvas mokslui yra ypač vertingas.
Dėl šių priežasčių tokios sritys gali tapti prioritetinėmis tolesniems orbitiniams stebėjimams ir būsimų marsaeigių maršrutų planavimui: jose tiesiog yra daugiau ką „skaityti“ uolienose ir mineraluose. Tai priartina prie gilesnio supratimo, kaip vystėsi ir keitėsi jaunas Marsas.
