Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Gigantische vulkaan ontdekt op Mars

Een gigantische vulkaan die zich in het volle zicht verbergt in een van de meest iconische regio's van Mars. De nieuw ontdekte gigantische vulkaan op Mars bevindt zich net ten zuiden van de evenaar van de planeet, in het oostelijke Noctis Labyrinthus, ten westen van Valles Marineris, het uitgestrekte canyonsysteem van de planeet. De vulkaan ligt aan de oostelijke rand van een brede regionale topografische stijging genaamd Tharsis, de thuisbasis van drie andere bekende gigantische vulkanen:Ascraeus Mons, Pavonis Mons en Arsia Mons. Hoewel meer geërodeerd en minder hoog dan deze reuzen, concurreert de nieuw ontdekte vulkaan met de andere in diameter, die ongeveer 450 km (280 mijl) bedraagt ​​(rode stippellijn op deze foto). Mogelijk begraven gletsjerijs wordt ook gerapporteerd onder een relatief recente vulkanische afzetting binnen de omtrek van de geërodeerde vulkaan, waardoor het gebied aantrekkelijk wordt voor de zoektocht naar leven en toekomstige robot- en menselijke verkenningen. Credit:Achtergrondafbeelding:NASA/USGS Mars-bol. Geologische interpretatie en annotaties door Pascal Lee en Sourabh Shubham 2024

In een baanbrekende aankondiging op de 55e Lunar and Planetary Science Conference, gehouden in The Woodlands, Texas, onthulden wetenschappers de ontdekking van een gigantische vulkaan en een mogelijk laagje begraven gletsjerijs in het oostelijke deel van de vulkanische provincie Tharsis op Mars, nabij de evenaar van de planeet. /P>

De gigantische vulkaan, die sinds Mariner 9 in 1971 herhaaldelijk werd afgebeeld door ruimtevaartuigen rond Mars, maar diep en onherkenbaar geërodeerd, had zich al tientallen jaren in het volle zicht verborgen in een van de meest iconische gebieden van Mars, op de grens tussen de zwaar gebroken doolhofachtige gebieden. Noctis Labyrinthus (Labyrint van de Nacht) en de monumentale canyons van Valles Marineris (Valleien van Mariner).

De structuur, voorlopig aangeduid als "Noctis-vulkaan", in afwachting van een officiële naam, is gecentreerd op 7 ° 35' ZB, 93 ° 55' W. Het bereikt een hoogte van +9022 meter (29.600 voet) en heeft een breedte van 450 kilometer (280 mijl). De gigantische omvang en complexe wijzigingsgeschiedenis van de vulkaan geven aan dat deze al heel lang actief is. In het zuidoostelijke deel ligt een dunne, recente vulkanische afzetting waaronder waarschijnlijk nog steeds gletsjerijs aanwezig is.

Deze gecombineerde gigantische vulkaan en mogelijke ontdekking van gletsjerijs is belangrijk, omdat het wijst op een opwindende nieuwe locatie om de geologische evolutie van Mars door de tijd heen te bestuderen, naar leven te zoeken en in de toekomst samen met robots en mensen te verkennen.

"We waren de geologie aan het onderzoeken van een gebied waar we vorig jaar de overblijfselen van een gletsjer hadden gevonden, toen we ons realiseerden dat we ons in een enorme en diep geërodeerde vulkaan bevonden", zegt dr. Pascal Lee, planetair wetenschapper bij het SETI Institute en het Mars Institute. gevestigd bij NASA Ames Research Center, en de hoofdauteur van het onderzoek.

Nieuw ontdekte gigantische vulkaan bevindt zich midden in de actie op Mars. Topografische kaart met de iconische locatie van de Noctis-vulkaan tussen de grootste vulkanische en canyonprovincies op Mars. Credit:Achtergrondafbeelding:NASA Mars Global Surveyor (MGS) Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) digitaal hoogtemodel. Geologische interpretatie en annotaties door Pascal Lee en Sourabh Shubham 2024

Verschillende aanwijzingen bij elkaar verraden de vulkanische aard van de wirwar van gelaagde plateaus en canyons in dit oostelijke deel van Noctis Labyrinthus. Het centrale topgebied wordt gekenmerkt door verschillende verhoogde plateaus die een boog vormen, een regionale hoogte bereiken en bergafwaarts aflopen, weg van het topgebied. De zachte buitenste hellingen strekken zich uit tot 225 kilometer (140 mijl) in verschillende richtingen.

Een caldera-overblijfsel – de overblijfselen van een ingestorte vulkanische krater waar ooit een lavameer lag – is te zien nabij het midden van het bouwwerk. Lavastromen, pyroclastische afzettingen (gemaakt van vulkanische deeltjes zoals as, sintels, puimsteen en tefra) en gehydrateerde minerale afzettingen komen voor in verschillende gebieden binnen de omtrek van het bouwwerk.

"Het is bekend dat dit gebied op Mars een grote verscheidenheid aan gehydrateerde mineralen bevat die een lange periode van de geschiedenis van Mars bestrijken. Er werd al lang vermoed dat deze mineralen een vulkanische setting hadden. Het is dus misschien niet zo verrassend om hier een vulkaan te vinden", legt hij uit. Sourabh Shubham, een afgestudeerde student aan de afdeling Geologie van de Universiteit van Maryland en co-auteur van het onderzoek. "In zekere zin is deze grote vulkaan een lang gezocht 'rokend pistool'."

Naast de vulkaan rapporteert de studie de ontdekking van een groot gebied van 5000 vierkante kilometer met vulkanische afzettingen binnen de omtrek van de vulkaan, met een groot aantal lage, ronde en langwerpige, blaarachtige heuvels. Dit ‘verschroeide terrein’ wordt geïnterpreteerd als een veld van ‘wortelloze kegels’, heuvels die ontstaan ​​door het ontsnappen van explosieve stoom of het opzwellen van stoom wanneer een dunne deken van hete vulkanische materialen op een water- of ijsrijk oppervlak komt te rusten. P>

Topografische kaart van de Noctis-vulkaan. De Noctis-vulkaan heeft niet de conventionele kegelvorm van een typische vulkaan, omdat deze is gewijzigd door een lange geschiedenis van diepe breuken en erosie. Bij nadere inspectie zijn echter de belangrijkste kenmerken die op een vulkaan wijzen herkenbaar. Binnen de "binnenzone" die de hoogste overblijfselen van de vulkaan afbakent, markeert een boog van hoge plateaus het centrale topgebied, met als hoogtepunt +9022 m (29.600 ft). Bewaarde delen van de flanken van de vulkaan strekken zich bergafwaarts uit in verschillende richtingen tot aan de buitenrand van de 'buitenzone', 225 km verwijderd van het topgebied. Een caldera-overblijfsel – de overblijfselen van een ingestorte vulkanische krater waar ooit een lavameer lag – is te zien nabij het midden van het bouwwerk. Lavastromen, pyroclastische afzettingen (gemaakt van vulkanische deeltjesmaterialen zoals as, sintels, puimsteen en tefra) en hydrothermale minerale afzettingen komen voor in verschillende gebieden binnen de omtrek van de vulkanische structuur. De kaart toont ook het wortelloze kegelveld en de mogelijke omvang van ondiep begraven gletsjerijs, gerapporteerd in dit onderzoek, in relatie tot de ‘relictgletsjer’ ontdekt in 2023. Noctis Landing, een kandidaat-landingsplaats voor toekomstige robot- en menselijke verkenning, wordt ook getoond. Credit:Achtergrondafbeeldingen:NASA Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) Context Camera (CTX) mozaïek en Mars Global Surveyor (MGS) Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) digitaal hoogtemodel. Geologische interpretatie en annotaties door Pascal Lee &Sourabh Shubham 2024

Nog maar een jaar geleden hadden Lee, Shubham en hun collega John W. Schutt de spectaculaire overblijfselen van een gletsjer – of ‘relictgletsjer’ – geïdentificeerd via een aanzienlijke erosieopening in dezelfde vulkanische oever in de vorm van een lichtgekleurde afzetting ( LTD) van sulfaatzout met de morfologische kenmerken van een gletsjer.

De sulfaatafzetting, voornamelijk gemaakt van jarosiet, een waterhoudend sulfaat, werd verondersteld te zijn gevormd toen de deken van vulkanisch pyroclastisch materiaal op een gletsjer tot rust kwam en chemisch reageerde met het ijs. Gebroken wortelloze kegels die in het huidige onderzoek zijn geïdentificeerd, laten soortgelijke voorkomens van polygehydrateerde sulfaten zien, wat er verder op wijst dat de met blaren bedekte vulkanische deken mogelijk een enorme laag gletsjerijs eronder verbergt.

De Noctis-vulkaan kent een lange en complexe geschiedenis van modificatie, mogelijk als gevolg van een combinatie van breuken, thermische erosie en gletsjererosie. Onderzoekers interpreteren de vulkaan als een enorm schild gemaakt van gelaagde opeenhopingen van pyroclastisch materiaal, lava en ijs, waarbij dit laatste het gevolg is van herhaalde opeenhopingen van sneeuw en gletsjers op de flanken door de tijd heen.

Naarmate zich uiteindelijk breuken en breuken ontwikkelden, vooral in verband met het opstijgen van het bredere Tharsis-gebied waarop de vulkaan ligt, begonnen lavas door verschillende delen van de vulkaan te stijgen, wat leidde tot thermische erosie en het verwijderen van grote hoeveelheden begraven ijs en de catastrofale ineenstorting van hele delen van de vulkaan.

Daaropvolgende ijstijden zetten hun erosie voort, waardoor veel canyons binnen de structuur hun huidige kenmerkende vorm kregen. In deze context kunnen de 'relictgletsjer' en de mogelijk begraven ijslaag eromheen overblijfselen zijn van de laatste ijstijd die de Noctis-vulkaan heeft getroffen.

Gedetailleerde analyse van Mars-gegevens onthulde de Noctis-vulkaan. Gedetailleerde analyse van de hoogtemeting van de regio met behulp van NASA's Mars Global Surveyor (MGS) Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) gegevens, in combinatie met beeldgegevens met hoge resolutie van NASA's Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) High-Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) en Context Imager (CTX), en van de Mars Express (MEX) hoge resolutie stereocamera (HRSC) van de European Space Agency maakte de ontdekking van de Noctis-vulkaan mogelijk. Naast de top van de vulkaan, het overblijfsel van de caldera en de binnen- en buitenzones toont de topografische kaart aan de rechterkant de ‘relictgletsjer’ ontdekt in 2023 en Noctis Landing, een kandidaat-landingsplaats voor toekomstige verkenning door robots en mensen. Credit:Links:Mars Express HRSC kleurenmozaïek ESA/DLR/FU Berlin CC BY-SA 3.0 IGO; Rechts:Achtergrondafbeelding:hetzelfde als Links; NASA MGS MOLA digitaal hoogtemodel. Geologische interpretatie en annotaties door Pascal Lee en Sourabh Shubham 2024

Maar veel over de nieuw ontdekte gigantische vulkaan blijft een mysterie. Hoewel het duidelijk is dat het al lange tijd actief is en zich al vroeg in de geschiedenis van Mars begon op te bouwen, is het niet bekend hoe vroeg precies. Op dezelfde manier is het, hoewel er zelfs in de moderne tijd uitbarstingen zijn geweest, onbekend of de vulkaan nog steeds vulkanisch actief is en opnieuw zou kunnen uitbarsten. En als de plek al heel lang actief is, zou de combinatie van aanhoudende warmte en water uit ijs er dan voor hebben gezorgd dat er leven op de plek kon leven?

Terwijl de mysteries rondom de Noctis-vulkaan wetenschappers blijven verbazen, ontpopt de locatie zich nu al als een opwindende nieuwe locatie om de geologische evolutie van Mars te bestuderen, naar leven te zoeken en toekomstige robot- en menselijke verkenningen te plannen. De mogelijke aanwezigheid van gletsjerijs op ondiepe diepte nabij de evenaar betekent dat mensen mogelijk een minder ijskoud deel van de planeet kunnen verkennen, terwijl ze nog steeds water kunnen winnen voor hydratatie en raketbrandstof kunnen produceren (door H2 O in waterstof en zuurstof).

  • Noctis-vulkaan in 3D. Anaglyph-afbeelding die gedeelten toont van de binnenzone met een diameter van 250 km (155 mijl) van de Noctis-vulkaan met overblijfselen op grote hoogte en de buitenzone met een diameter van 450 km (280 mijl) van andere overblijfselen die verband houden met de vulkaan. Naast de top van de vulkaan, het overblijfsel van de caldera en de binnen- en buitenzones, toont deze 3D-kaart de ‘relictgletsjer’ ontdekt in 2023 en Noctis Landing, een kandidaat-landingsplaats voor toekomstige verkenning door robots en mensen. Credit:Achtergrondafbeelding:Mars Express anaglyph (3D) mozaïek ESA/DLR/FU Berlin CC BY-SA 3.0 IGO. Geologische interpretatie en annotaties door Pascal Lee en Sourabh Shubham 2024
  • Mogelijk begraven gletsjerijs nabij de voet van de Noctis-vulkaan. Een goed bewaarde vulkanische lavastroom en pyroclastische afzetting in het zuidoostelijke deel van de Noctis-vulkaan suggereren dat de vulkaan zelfs in relatief recente tijden actief bleef. De pyroclastische afzetting vertoont “blaren” aan het oppervlak, geïnterpreteerd als “wortelloze kegels” of stoomopeningen die ontstaan ​​wanneer de hete pyroclastische materialen in contact komen met H2O-ijs. Doorbraken in de pyroclastische afzetting onthullen lichtgekleurde afzettingen (LTD's) van sulfaatzouten, verwachte producten van chemische reacties tussen pyroclastische materialen en H2O-ijs. De grootste LTD aan sulfaten in dit gebied werd al beschreven als een ‘relictgletsjer’, omdat deze een breed scala aan morfologische kenmerken vertoont die specifiek zijn voor gletsjers, wat erop wijst dat gletsjerijs nog steeds bewaard zou kunnen blijven, alleen beschermd onder een dunne laag sulfaatzouten. . Bij uitbreiding kunnen de wortelloze kegels en andere sulfaatafzettingen in dit gebied zelfs nog meer gletsjerijs bedekken. Credit:Achtergrondafbeeldingen:NASA Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) High-Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE), Context Imager (CTX) en Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM). Geologische interpretatie en annotaties door Pascal Lee en Sourabh Shubham 2024

"Het is echt een combinatie van dingen die de Noctis-vulkaanlocatie uitzonderlijk spannend maakt. Het is een oude en langlevende vulkaan die zo diep is geërodeerd dat je er doorheen kunt wandelen, rijden of vliegen om verschillende delen van het binnenland te onderzoeken, bemonsteren en dateren om de evolutie van Mars door de tijd heen te bestuderen. Het heeft ook een lange geschiedenis van warmte-interactie met water en ijs achter de rug, waardoor het een uitstekende locatie is voor astrobiologie en onze zoektocht naar tekenen van leven."

"Tenslotte, omdat het gletsjerijs waarschijnlijk nog steeds aan de oppervlakte bewaard is gebleven in een relatief warm equatoriaal gebied op Mars, ziet de plek er erg aantrekkelijk uit voor verkenning door robots en mensen", zegt Lee.

Deze studie werd uitgevoerd met behulp van gegevens van NASA's Mariner 9, Viking Orbiter 1 en 2, Mars Global Surveyor, Mars Odyssey en Mars Reconnaissance Orbiter missies, evenals ESA's Mars Express-missie. Speciale waardering gaat uit naar hun instrumentteams voor het verwerven van de verschillende datasets die in dit onderzoek zijn gebruikt. Het gebruik van het open NASA Planetary Data System, Mars Quickmap, Mars Trek en Google Mars online datavisualisatietools was ook van cruciaal belang om het onderzoek mogelijk te maken.

Meer informatie: Papier:www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2024/pdf/2745.pdf

Geleverd door SETI Instituut