Per daugelį metų įpratome į Marsą žiūrėti kaip į planetą, kurios ugnikalniai seniai nurimo: kadaise įvyko įspūdingi išsiveržimai, o vėliau viskas pamažu užgeso. Toks vaizdas patogus, nes leidžia planetos istoriją suskirstyti į aiškias epochas ir suponuoja, kad vėlyvieji vulkanizmo pėdsakai yra paprasti ir vienkartiniai. Tačiau naujausi tyrimai rodo kur kas įdomesnį scenarijų.
Net ir vėlyvuoju, jauniausiu Marso vulkanizmo laikotarpiu po paviršiumi galėjo veikti ilgalaikės, kintančios magminės sistemos. Ypač intriguoja tai, kad kalbama apie vietovę, kuri iš pirmo žvilgsnio atrodo tarsi vieno trumpo įvykio „suvenyras“. Iš paviršiaus matyti lavos išsiliejimų pėdsakai ir vulkaninė struktūra. Susidaro įspūdis, kad įvyko plyšys, ištekėjo lava – ir viskas. Tačiau į pagalbą pasitelkus orbitinius duomenis ir mineraloginę analizę tampa aišku, kad paviršius gali klaidinti. Kas atrodo kaip vienas skyrius, iš tiesų gali būti visa knyga su keliais skirtingais veiklos etapais.
Už šio atradimo stovi tarptautinė mokslininkų komanda, kurioje itin ryškiai matomas Lenkijos indėlis. Pirmasis publikacijos autorius – dr. Bartoszas Pieterakas iš „Adomo Mickevičiaus universiteto“ Poznanėje. Planetologiniuose tyrimuose tai nėra vien formalumas pavardžių sąraše: pirmasis autorius dažniausiai koordinuoja duomenų analizę, veda interpretaciją ir jungia pavienius, išsklaidytus faktus į vieną nuoseklią istoriją.
Apylinkės prie Pavonis Mons ir pėdsakai, rodantys į jauno vulkanizmo veiklą
Tyrimai sutelkti į regioną į pietus nuo Pavonis Mons – vieno iš didžiųjų Marso ugnikalnių, priklausančių Tharsio sričiai. Tai labai svarbus kontekstas, nes tokios milžiniškų ugnikalnių apylinkės yra tarsi archyvas, kuriame magminių procesų istorija „užrašyta“ uolienose ir mineraluose, o ne popieriuje. Pavonis Mons yra Marso kraštovaizdžio dalis, susiformavusi veikiant galingiems geologiniams procesams, tačiau šįkart tyrėjai dėmesį sutelkė į jaunesnius, iš pažiūros kuklesnius pėdsakus.
Analizei buvo panaudoti 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, ištęsti išsiliejimų plotai. Tuo tarpu mineralogija atskleidžia, iš ko šios struktūros sudarytos ir kas nutiko magmai pakeliui, kol ji virto uoliena. Kai „kalbėti“ pradeda abu šie informacijos šaltiniai, mokslininkai ne tik žiūri į nuotraukas, bet ir skaito visą geologinę istoriją.
Vienas ugnikalnis, keli skirtingi etapai: nuo plyšinių išsiveržimų iki taškinio kūgio formavimosi
Pagrindinė išvada skamba paprastai: 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 vien smulkūs skirtumai. Plyšiniai išsiveržimai paprastai paskleidžia lavą plačiau ir sukuria kito tipo dangas, tuo tarpu 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 atrodyti kaip detalė, tačiau iš tikrųjų tai – raktas į supratimą. Jei kelios skirtingos veiklos fazės naudojasi tuo pačiu „magmos rezervuaru“, vadinasi, šis rezervuaras gyvavo ilgai, kito ir neišnyko po pirmo išsiveržimo. Tokia Marsą vaizduojanti perspektyva kardinaliai skiriasi nuo paprasto, vienkartiniais įvykiais pagrįsto modelio: planeta ima priminti dinamišką pasaulį, kuriame po pluta ilgą laiką vyksta aktyvūs vidiniai procesai.
Mineralai kaip detektyvai: kaip nustatyta, kad magma keitėsi laikui bėgant?
Kiekvienas išsiveržimo etapas paliko savitą mineralinį „parašą“. Ši mintis skamba įspūdingai, tačiau ją verta išskleisti, nes čia ir slypi visa planetinės geologijos esmė. Vulkaninės uolienos nėra tiesiog 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 išsiveržė į paviršių, taip pat ar kelionės metu reagavo su aplinkinėmis uolienomis.
Tyrime pabrėžiama, kad mineralinės sudėties skirtumai rodo – magma laikui bėgant evoliucionavo. Labiausiai tikėtina interpretacija: keitėsi gylis, kuriame magma susidarydavo, ir laikas, kurį ji praleisdavo po paviršiumi iki išsiveržimo. Tai jau pasakoja apie sistemą su „atmintimi“ ir istorija, o ne apie vienkartinį plyšį plutoje. Praktikoje tai reiškia, kad po nagrinėjamu regionu veikė ilgalaikė sistema, kuri galėjo 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?
Jeigu net ir jaunos Marso vulkaninės sistemos buvo daug sudėtingesnės, nei manyta, tai verčia peržiūrėti kelis esminius dalykus. Pirma, planetos šiluminė istorija gali būti kur kas turtingesnė, nei rodo paprasti modeliai. Ilgalaikė, kompleksiška magminė sistema reiškia, kad Marso plutoje ir mantijoje turėjo egzistuoti šilumos šaltinis ir medžiagos transporto mechanizmas, kuris negeso iškart.
Antra, tokios vietos yra idealios laboratorijos hipotezėms apie uolinių planetų vėsimą ir vidinį aktyvumą tikrinti: jos atskleidžia, kiek ilgai tokios planetos gali išlaikyti dinamišką gelmių veiklą. Trečia, vulkanizmas – tai ne tik lava. Tai ir dujos, antriniai mineralai, potencialios nišos cheminiams procesams, kurie Žemėje neretai siejami su sudėtinga, įdomia aplinkos chemija. Nereikia iškart daryti sensacingų išvadų, pakanka pastebėti, kad ilgesnę ir sudėtingesnę geologinę istoriją turinčios vietovės dažniausiai palieka kur kas turtingesnį procesų „archyvą“. Toks archyvas – tikras lobis mokslui.
Dėl šių priežasčių tokios sritys gali tapti prioritetinėmis tolesniems orbitiniams stebėjimams ir būsimų marsaeigių maršrutų planavimui: ten tiesiog yra daugiau ką „skaityti“ uolienose ir mineraluose. O tai priartina mus prie gilesnio supratimo, kaip vystėsi ir keitėsi jaunas Marsas.
