Sommige vulkanen kunnen uitbarstingen veroorzaken die zo krachtig zijn dat ze oceanen van stof en giftige gassen in de lucht afgeven. het zonlicht blokkeren en het klimaat van een planeet decennialang veranderen. Door de topografie en minerale samenstelling van een deel van de Arabia Terra-regio in het noorden van Mars te bestuderen, wetenschappers hebben onlangs bewijs gevonden voor duizenden van dergelijke uitbarstingen, of "super uitbarstingen, " wat de meest gewelddadige vulkanische explosies zijn die bekend zijn.

Spuiten van waterdamp, kooldioxide, en zwaveldioxide in de lucht, deze explosies scheurden door het oppervlak van Mars over een periode van 500 miljoen jaar, ongeveer 4 miljard jaar geleden. Wetenschappers rapporteerden deze schatting in een paper gepubliceerd in het tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven in juli 2021.

"Elk van deze uitbarstingen zou een aanzienlijke klimaatimpact hebben gehad - misschien heeft het vrijgekomen gas de atmosfeer dikker gemaakt of de zon geblokkeerd en de atmosfeer kouder gemaakt, " zei Patrick Whelley, een geoloog bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, die de Arabia Terra-analyse leidde. "Modelmakers van het klimaat op Mars zullen nog wat werk moeten verzetten om de impact van de vulkanen te begrijpen." Nadat ze het equivalent van 400 miljoen olympische zwembaden van gesmolten gesteente en gas door het oppervlak hadden geschoten en een dikke aslaag hadden tot duizenden mijlen van de uitbarstingsplaats, een vulkaan van deze omvang stort in in een gigantisch gat dat een caldera wordt genoemd. Caldera's, die ook op aarde bestaan, kan tientallen kilometers breed zijn. Zeven caldera's in Arabia Terra waren de eerste weggeefacties dat de regio ooit vulkanen heeft gehad die in staat zijn tot superuitbarstingen.

Ooit gedacht dat het depressies waren die miljarden jaren geleden werden achtergelaten door asteroïde-inslagen op het oppervlak van Mars, wetenschappers stelden voor het eerst voor in een onderzoek uit 2013 dat deze bassins vulkanische caldera's waren. Ze merkten dat ze niet perfect rond waren zoals kraters, en ze hadden tekenen van instorting, zoals zeer diepe vloeren en banken van rots in de buurt van de muren.

"We lazen die krant en waren geïnteresseerd in de follow-up, maar in plaats van zelf naar vulkanen te zoeken, we zochten de as, omdat je dat bewijs niet kunt verbergen, ' zei Whelley.

Whelley en zijn collega's kwamen op het idee om naar sporen van as te zoeken na een ontmoeting met Alexandra Matiella Novak, een vulkanoloog aan het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland. Matiella Novak had al gegevens van NASA's Mars Reconnaissance Orbiter gebruikt om elders op Mars as te vinden. dus werkte ze samen met Whelley en zijn team om specifiek in Arabia Terra te kijken.

De analyse van het team volgde op het werk van andere wetenschappers die eerder suggereerden dat de mineralen op het oppervlak van Arabia Terra van vulkanische oorsprong waren. Een andere onderzoeksgroep, toen ik hoorde dat de Arabia Terra-bassins caldera's zouden kunnen zijn, had berekend waar as van mogelijke superuitbarstingen in die regio zou zijn neergedaald:met de wind mee reizend, naar het Oosten, het zou dunner worden weg van het centrum van de vulkanen, of in dit geval wat er nog van over is - de caldera's.

"Dus we pakten het op dat moment op en zeiden:"OKE, goed, dit zijn mineralen die geassocieerd zijn met veranderde vulkanische as, die al is gedocumenteerd, dus nu gaan we kijken hoe de mineralen worden verdeeld om te zien of ze het patroon volgen dat we zouden verwachten van superuitbarstingen, ' zei Matiella Novak.

Het team gebruikte beelden van MRO's Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars om de mineralen in het oppervlak te identificeren. Kijkend in de muren van canyons en kraters van honderden tot duizenden mijlen van de caldera's, waar de as door de wind zou zijn meegevoerd, ze identificeerden vulkanische mineralen die door water in klei veranderden, inclusief montmorilloniet, imogoliet, en allofaan. Vervolgens, met behulp van beelden van MRO-camera's, het team maakte driedimensionale topografische kaarten van Arabia Terra. Door de minerale gegevens over de topografische kaarten van de geanalyseerde canyons en kraters te leggen, de onderzoekers konden in de mineraalrijke afzettingen zien dat de aslagen zeer goed bewaard waren gebleven - in plaats van door wind en water door elkaar te worden gegooid, de as was op dezelfde manier gelaagd als wanneer het vers was.

"Toen realiseerde ik me dat dit geen toevalstreffer is, dit is een echt signaal, " zei Jacob Richardson, een geoloog bij NASA Goddard die met Whelley en Novak werkte. "We zien eigenlijk wat er was voorspeld en dat was het meest opwindende moment voor mij."

Dezelfde wetenschappers die de caldera's oorspronkelijk in 2013 identificeerden, berekenden ook hoeveel materiaal uit de vulkanen zou zijn geëxplodeerd, gebaseerd op het volume van elke caldera. Met deze informatie konden Whelley en zijn collega's het aantal uitbarstingen berekenen dat nodig was om de dikte van de gevonden as te produceren. Het bleek dat er duizenden uitbarstingen waren, zei Whelley.

Een resterende vraag is hoe een planeet slechts één type vulkaan in een regio kan hebben. Op aarde, vulkanen die tot superuitbarstingen in staat zijn - de meest recente uitbarsting 76, 000 jaar geleden op Sumatra, Indonesië - zijn verspreid over de hele wereld en komen voor in dezelfde gebieden als andere vulkaantypes. Mars, te, heeft vele andere soorten vulkanen, inclusief de grootste vulkaan in het zonnestelsel, genaamd Olympus Mons. Olympus Mons is 100 keer groter in volume dan de grootste vulkaan van de aarde, Mauna Loa op Hawaï, en staat bekend als een "schildvulkaan, " die lava van een zacht glooiende berg afvoert. Arabia Terra heeft tot nu toe het enige bewijs van explosieve vulkanen op Mars.

Het is mogelijk dat super-eruptieve vulkanen geconcentreerd waren in regio's op aarde, maar fysiek en chemisch zijn geërodeerd of over de hele wereld zijn verplaatst toen continenten verschoven als gevolg van platentektoniek. Dit soort explosieve vulkanen zou ook kunnen voorkomen in gebieden van Jupiters maan Io of geclusterd zijn op Venus. Hoe het ook zij, Richardson hoopt dat Arabia Terra wetenschappers iets nieuws zal leren over geologische processen die helpen bij het vormen van planeten en manen.

"Mensen gaan onze krant lezen en gaan, "Hoe? Hoe kon Mars dat doen? Hoe kan zo'n kleine planeet genoeg steen smelten om duizenden superuitbarstingen op één locatie aan te drijven?", zei hij. "Ik hoop dat deze vragen veel ander onderzoek opleveren.