Супервулканы. Неожиданная правда о самых загадочных геологических образованиях Вселенной - Робин Джордж Эндрюс

кратеров: чем больше кратеров, тем древнее поверхность. Но на Марсе атмосфера, вулканические процессы, лед и вода размыли или похоронили многие из этих кратеров. Даже когда их количество, казалось бы, легко подсчитать, абсолютный возраст этих поверхностей – то есть фактический численный возраст в годах – оценивается на основе того, что мы знаем о лунной поверхности, образцы которой были собраны «Аполлоном». Но и об этом мы знаем не так уж много.

Таня Харрисон, ученый-планетолог и основатель компании Professional Martian LLC, занимающейся консалтингом в области науки и научной фантастики, подытожила ситуацию лучше всего. Что касается возраста любого объекта на Марсе, мы «можем только гадать». Как и в случае с Луной, научное понимание происходящего сводится к гипотезам и моделям. И многие гипотезы звучат убедительно, потому что, говорит Манга, у нас очень ограниченный кругозор: метеориты и роботы. Любые модели, будь то попытка представить внутренности Луны, Земли или Марса, сводятся к нашим предположениям о том, что же там происходит.

Другими словами, о Марсе известно очень мало. Это отражается в том, как геологи поделили марсианское время. Хотя по мере углубления в прошлое свидетельства становятся все менее четкими, их достаточно, чтобы разделить последние 4,6 миллиарда лет истории Земли на эоны (временные шкалы в миллиарды лет), которые разбиты на множество более коротких периодов. У Марса всего четыре эры без каких-либо промежуточных эпох. Вот и все. К тому же первая эра куда-то исчезла.

Между 4,6 и 4,1 миллиарда лет назад огромные удары разрушили поверхность Марса, уничтожив все геологические свидетельства первых дней существования планеты. Эти удары были настолько мощными, что отправили расплавленную и испарившуюся породу за пределы атмосферы. В результате мгновенного повышения температуры поверхности на сотни градусов [14] крупные водоемы исчезли. Часть этой воды выпала бы обратно в виде дождя в течение последующих лет – гроза во время пожара.

Период между 4,1 и 3,7 миллиарда лет назад известен как нойский. Крупные столкновения все еще происходили, но были менее частыми. Мощные вулканические процессы перекроили лицо планеты до неузнаваемости. Многие считают, что это был далеко не пустынный мир и по Марсу текли обильные потоки воды. Гесперийский период, 3,7–2,9 миллиарда лет назад, по-прежнему отличался вулканизмом и водяными потоками. Во время амазонийского периода, с 2,9 миллиарда лет назад до наших дней, вулканическая активность заметно ослабевает, а текучая вода постепенно иссякает. Все не так просто, но суть примерно такова.

Итак, учитывая дефицит информации, что мы действительно знаем о Фарсиде? «Как она возникла, когда была построена и каким образом?» – спрашиваю я Дебру Нидэм, нашего планетарного ученого из Центра космических полетов НАСА, которая также занимается детективной работой на Луне.

Она смеется: «Марс? Пфффф. Мы ничего об этом не знаем!»

Огромные вулканы на Земле часто заряжаются энергией плюмов, этих гигантских паяльников горячего, плавучего мантийного материала, которые готовят огромные партии магмы в коре. Лучший способ объяснить образование Фарсиды, к которому пришло научное сообщество, – это теория суперплюма, более крупного или более мощного, чем те, что можно обнаружить на Земле. Исходя из приблизительного возраста разломов, складок, трещин, лавовых потоков и каньонов на поверхности, разорванных и искореженных вулканическими потоками по мере их появления, строительство Фарсиды, вероятно, началось где-то в нойский период, продолжалось в гесперийский [15] и завершилось в амазонийский. Другими словами, на создание этого нагорья ушло несколько миллиардов лет.

Фарсида не была построена сразу. У каждого ее кусочка своя геологическая история – и это откровенный сумбур. «Но все это происходило на протяжении большей части существования планеты», – утверждает Грегг.

Марсианский суперплюм мог построить Фарсиду одним из двух способов, объясняет Нидэм. Первая версия заключается в том, что Фарсида – это застывшая лава, слой за слоем извергающаяся на поверхность, своего рода адская стопка блинов. Согласно второй версии, «вся эта возвышенность – по сути, большой прыщ на Марсе», говорит она. Мантия немного плавится, а частично расплавленные куски поднимаются и продолжают плавиться по мере декомпресии. Но весь этот расплав может остановиться, если он упрется в толстый участок коры или его плотность сравняется с плотностью окружающей среды. В этом случае в кору попадает большое количество расплавленной породы, в результате она расширяется вверх и вниз, а также влево и вправо. Часть магмы извергается на поверхность в виде лавы, но бо́льшая ее часть остается в коре. Если вернуться к нашим кулинарным метафорам, это похоже на эклер. Естественная подъемная сила суперплюма, вероятно, привела к тому, что весь регион раздулся вверх и наружу.

Модель эклера поддерживается в работе 2009 года [16], соавтор которой – Манга. В статье ученые опираются на тот факт, что давным-давно у Марса было планетарное магнитное поле. У Земли оно есть и сегодня: поднимающиеся и опускающиеся вихри железа в жидком внешнем ядре, которое находится под пластичной мантией, создают магнитное поле, окружающее планету. Помните, как вулканические породы на морском дне регистрируют силу и направление магнитного поля Земли, когда они охлаждаются ниже температуры Кюри? Марсианские вулканические породы делают то же самое: это указывает, что на Марсе когда-то тоже было планетарное магнитное поле. Но около 4 миллиардов лет назад марсианские вулканические породы перестали его регистрировать. В глубине Марса произошел какой-то сбой, и планетарное магнитное поле исчезло.

Большая часть Фарсиды не намагничена. Самые древние вулканические породы в момент застывания должны были регистрировать магнитное поле планеты. Но в эту древнюю кору проникла магма. При повторном нагревании этой старой коры выше температуры Кюри магнитные архивы были бы стерты. А к тому времени, когда все остыло, планетарное магнитное поле исчезло, не оставив ничего, что можно было бы записать. Поскольку столь обширное размагничивание можно наблюдать по всему региону, большая часть Фарсиды, вероятно, была построена магмой, которая проникает в кору, но не извергается наружу. Итак, Фарсида – это эклер. Гигантский эклер в духе рассказов Лавкрафта.

Совершенно неизвестно, почему Фарсида находится там, где она есть, – в западном полушарии Марса, чуть ниже экватора. Почему Фарсида начала бурно разрастаться, в то время как Элизий, другой центр вулканической активности, по сравнению с ней остался небольшим холмиком? В настоящее время у нас нет объяснений. Но есть один редкий случай, когда почти все ученые соглашаются с полученными моделями. То, что произошло при формировании Фарсиды, поражает воображение: она опрокинула всю планету.

Это одна из моих самых любимых историй о Солнечной системе. Эту волнующую историю я рассказываю совершенно незнакомым людям на вечеринках или просто на улице. Каждый ученый-планетолог, с которым я когда-либо разговаривал, откидывается назад в своем