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

Гавайские вулканы, такие как Мауна-Лоа или Килауэа, действительно похожи на уменьшенную версию вулканов Фарсиды. Можно сказать и по-другому: Фарсида – это Гавайи в крупном масштабе. Невероятно крупном. Грегг говорит, что в ее лаборатории висит табличка: «На Марсе все больше». Вопрос, естественно, следующий: почему?

Важную роль играет низкая гравитация, утверждает Фейджентс. При меньшем гравитационном давлении труднее закрывать трещины в коре, через которые просачивается раскаленная порода. «Это означает, что можно выкачать на поверхность больше магмы», – говорит Сара. Но это не объясняет аномальное, откровенно безумное количество магмы, которое можно наблюдать на Марсе.

Мы сможем разрешить загадку, если поймем, как эти вулканы образовались. Конечно, все щитовые вулканы состоят из наслоений лавы, которая постепенно выливается из жерла. Но как быстро появилось нечто подобное Олимпу? Зная это, ученые могли бы оценить, какие магматические силы его выстроили.

На поверхности лавовых потоков Олимпа есть лишь несколько кратеров, что говорит о том, что их возраст в основном составляет около 200 миллионов лет. Видны лишь фрагменты более древних лавовых потоков, образовавшихся в первые дни его существования, но некоторые из них, по-видимому, возникли 3,7 миллиарда лет назад. Очевидно, что вулкан извергался в течение миллиардов лет, но по одному этому факту нельзя судить, как быстро рос Олимп.

Лорен Юзвяк, геолог и планетолог из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса, посвятила этому свою бакалаврскую диссертацию. Она рассуждала следующим образом: лава, как и любая жидкость, течет вниз. Лавовые потоки вокруг горы Олимп обычно подчинялись этому базовому правилу Вселенной. Но некоторые его нарушали и выбирали другие, более извилистые пути или даже забирались вверх по склону – в том числе те наслоения, которые можно обнаружить во рву вокруг горы. Когда-то давно эти потоки действительно сползали вниз, но Олимп продолжал расти, ров вокруг него расширялся, меняя окружающий ландшафт, и в результате старые потоки лавы меняли свое расположение.

Согласно подсчетам, возраст одного из этих так называемых несогласных потоков (discordant flows) составляет 3,7 миллиарда лет. Отмотав время назад и раскрутив этот древний поток лавы, Юзвяк и ее коллеги смогли увидеть, где он должен был находиться, когда появился впервые – и, что очень важно, какого размера и формы должен был быть вулкан, чтобы лава стекала по нему именно таким образом.

Первоначальная траектория потока указывает, что в тот момент 29–51 % Олимпа уже сформировалось. Допустим, когда лава пошла вниз по склону, было выстроено 40 % вулкана. Это означает, что этот лавовый поток появился на ранних стадиях возведения Олимпа.

Но когда его формирование прекратилось? Те огромные отложения на северо-западе вулкана, которые могут быть результатом огромных оползней, не покрыты потоками лавы, – следовательно, они появились уже после того, как крупные извержения вулкана прекратились. Подсчет кратеров позволяет предположить, что возраст оползней составляет чуть более 2,5 миллиарда лет.

Таким образом, большая часть вулкана Олимп – возможно, даже 71 % – сформировалась в промежутке между появлением старых лавовых потоков и оползневых обломков. А значит, самый высокий из известных науке вулканов был построен чуть более чем за миллиард лет [31].

Нам с вами такой срок может показаться огромным, но мы говорим о настоящем титане вулканической архитектуры. Для большинства планет это очень быстро: представьте, что кто-то собрал башенку Дженга высотой с Эйфелеву меньше чем за минуту. Но, как ни странно, если сравнивать это достижение вулканического строительства с вулканами на Земле, скорость его возведения довольно средняя. Чтобы за миллиард лет появился Олимп, скорость магмы должна быть примерно такой же, как при создании Гавайского архипелага – вулканической страны, которая питается энергией мантийного плюма. Так почему же Олимп намного больше гавайских вулканов?

Ответ, как всегда, лежит глубоко внизу. Магнитное поле – не единственный механизм, который дал на этой планете сбой. Тектоника плит, благодаря которой на Земле появились горы, океанические бассейны, вулканы, континенты и мощные землетрясения, на Марсе тоже не работает как следует.

Ничто не указывает, что помимо одной-единственной литосферной глыбы на Марсе есть что-то еще. Нет убедительных доказательств, что отдельные марсианские плиты сталкивались друг с другом, погружались в мантию и плавились, как на Земле. Нет ни срединных океанических хребтов, ни зон, подобных Восточно-Африканской рифтовой системе, ни горных хребтов, образованных двумя сталкивающимися плитами. «На Марсе просто нет тектоники плит», – говорит Нидэм. Его поверхность не смещалась, как пазл, который бросили в бассейн.

Огромные марсианские вулканы внезапно обретают смысл. Мантийные плюмы, которые плавят тектонические плиты на Земле, бьют по движущимся мишеням. На Марсе цели стоят на одном месте. Будь то Фарсида, выстроенная суперплюмом, Олимп или другие горы, которые подпитываются от собственных источников, похожих на гавайские магматические резервуары, если кора над ними остается неподвижной, то эти плюмы будут продолжать вырабатывать магму в одном и том же месте.

Никто не знает, как долго мантийные плюмы могут существовать на Земле. Морское дно каждые 200 миллионов лет перерабатывается путем субдукции: в результате на нем стираются любые шрамы, свидетельствующие о более древних вулканических процессах. Мантийные плюмы Марса, вероятно, со временем стали слабее по мере остывания планеты, поэтому рост этих мегавулканов замедлился. Но молодость их лавовых потоков дает понять, что эти плюмы и их магматические тайники могут существовать миллиарды лет.

Возможно, тектоника плит могла запуститься вскоре после рождения Марса. Аппарат НАСА Mars Global Surveyor, двигаясь по орбите, зафиксировал остаточный магнетизм в коре планеты и обнаружил в южном нагорье древний регион с магнитными полосами. Они похожи на те полосы, которые можно увидеть по обе стороны Срединно-Атлантического хребта, но на поверхности нет никаких признаков, указывающих, что здесь происходило что-то похожее на расширение морского дна. Неясно, что это за полосы, говорит Нидэм, но идея, что это может быть свидетельством растяжения морского дна, не получила широкого признания в научном сообществе.

Другие задаются вопросом, не представляет ли собой Долина Маринера, протянувшаяся с востока на запад, огромный разлом, который появился в начальный период формирования тектоники плит. Большинство ученых согласны, что она разверзлась из-за раздувания Фарсиды. Возможно, если бы глубинные мантийные течения сумели разорвать ее на части, получилась бы рифтовая система, подобная той, что пролегает в Восточной Африке.

Но даже если все так и началось, то спустя несколько миллионов лет после появления Марса довольно резко прекратилось. В результате поверхность планеты осталась без своего скрупулезного архитектора и скульптора. Она лишилась геологического Микеланджело и осталась в распоряжении Джексона Поллока, творящего хаос с помощью метеоритов, брызг воды и ошеломляющих извержений.

Земля – единственная планета в Солнечной системе, на которой существует тектоника плит. Для