Тектоника — это жизнь. Есть ли тектонические процессы на Марсе?
Многие считают тектонические процессы, происходящие на Земле, разрушительными и смертоносными. И это действительно так, ведь по их вине происходят землетрясения, извержения вулканов, оползни, цунами и прочие стихийные бедствия.
Однако ряд исследований показал, что тектоника плит является важной и практически необходимой для поддержания жизни на Земле. Без рециркуляции земной коры на поверхности Земли не было бы стабильной температуры. Без субдукции (зона, где одна тектоническая плита погружается под другую) и создания новой коры океаны лишились бы питательных веществ, дающих жизнь. Кроме того, движения, происходящие в литосфере Земли, влияют на насыщение воздуха кислородом и стимулируют эволюционные изменения.
А что же другие планеты нашей Солнечной системы? Происходит ли и там подобное движение тектонических плит или этот уникальный процесс присущ только Земле? Если тектонические процессы являются одним из определяющих факторов присутствия жизни, то их наличие на планетах может свидетельствовать о возможности существования на них жизни сегодня или в прошлом. Чтобы это выяснить, рассмотрим, что известно ученым о ближайших к Земле планетах — Меркурии, Венере и Марсе.
Меркурий
У Меркурия, в отличие от других планет земной группы, очень большое ядро и очень тонкая мантия. Причиной этому, по версии ученых, могло стать его столкновение с другим массивным небесным телом, которое привело к потере значительной части мантии планеты.
Температура поверхности Меркурия варьируется от -190 °C до +430 °C, однако он является скалистой планетой, сформированной из того же материала, что и Земля.
Космический корабль Mariner 10 пролетел мимо Меркурия в 1974 году. Он зафиксировал на планете длинные обрывистые скалы и уступы, что позволило ученым заявить о тектонической активности Меркурия, происходившей миллиарды лет назад.
В результате новой миссии к Меркурию в 2015 году удалось получить изображения скал с более низкой орбиты. Снимки показали, что скалы были сформированы не так давно, изменения на поверхности Меркурия происходили в течение последних миллионов лет.
Формирование и геологическое строение Меркурия очень похоже на строение Земли. Он имеет постоянную тектоническую систему плит, но с одним ключевым отличием. У Меркурия всего одна плита и она равномерно сжимается.
Сжатие происходит вследствие остывания ядра, его плотность при этом увеличивается, а размер уменьшается. Таким образом, более каменистая внешняя кора разрушается, создавая те самые скалы. Такое сжатие уже привело к уменьшению диаметра Меркурия на один-два километра за последние 3,9 млрд лет.
Стоит отметить, что если бы на Земле в свое время не произошло разделение тектонических плит на несколько частей, с ее корой сейчас происходили те же самые процессы сжатия. Такое различие свидетельствует об отсутствии на Меркурии тектонических процессов, подобных земным.
Венера
На Венере очень трудно проводить исследования из-за ее атмосферы, представляющей собой полужидкий-полугазообразный океан из углекислого газа. Однако ученые выяснили, что кора Венеры достаточно молодая. Судя по некоторым кратерам, оставленным метеоритами, ее поверхности меньше 1 млрд лет.
Большинство ученых сходятся во мнении, что на Венере нет тектоники плит, так как у нее отсутствует астеносфера — верхний пластичный слой мантии, по которому перемещаются литосферные плиты.
Однако, согласно новому исследованию американских ученых из Университета штата Северная Каролина, проведенному по фотографиям с зонда «Магеллан» 1989–1994 годов, на Венере может присутствовать некая форма тектонических процессов, связанная с формированием потоков горячей материи в ее мантии.
Ученые обнаружили, что части поверхности планеты состоят из блоков, которые смещались и видоизменялись со временем. Данные блоки, называемые кампи, представляют собой тонкие и плоские кусочки скал разной величины. Всего было найдено 58 кампи, рассредоточенных по низменностям планеты.
«Эти наблюдения говорят нам, что внутреннее движение вызывает деформацию поверхности Венеры, подобно тому, как это происходит на Земле», — сказал доцент кафедры планетологии Пол Бирн из Университета штата Северная Каролина.
Возраст застывшей лавы, окружающей кампи, по словам ученых, составляет от 750 до 150 млн лет. Это означает, что тектонические движения в данных местах происходили по геологическим меркам совсем недавно.
Благодаря миссии «Магеллан», ученые ранее обнаружили на Венере разломы и горные хребты, как древние, так и более современные. Если это новое исследование верно, и на Венере смещаются целые участки поверхности, то поверхность планеты «более подвижна, чем принято считать», сказал планетолог из Университета штата Аризона Джозеф О’Рурк.
Недавние исследования ученых открыли новый метод геологического картирования потоков охлажденной лавы от прошлых извержений. Он основан на измерениях радиолокационной излучательной способности планеты — показателя того, как ее поверхность взаимодействует с микроволновым излучением и производит его.
Таким способом ученые проанализировали три вулкана на Венере: Маат Монс, Озза Монс и Сапас Монс. Полученные данные позволили предположить, что некоторые потоки лавы на Маат Монсе могут быть относительно молодыми.
К сожалению, полученных данных пока недостаточно для доказательства существования на Венере действующих вулканов и наличия движений в коре планеты. Необходимы дополнительные исследования, но их проведение затрудняет атмосфера из углекислого газа на планете, что делает невозможным отправку туда космических аппаратов, аналогичных современным марсоходам.
Марс
Марс также представляет собой скалистую планету, состоящую из материалов, аналогичных тем, из которых состоит Меркурий, Венера и Земля. В далеком прошлом у Марса было магнитное поле и атмосфера. Но со временем магнитное поле исчезло, и атмосфера растворилась в космическом пространстве.
Исследования показали, что в прошлом у Марса тектоника плит наблюдалась, но когда планета остыла, вязкость мантии уменьшилась и движение плит практически прекратилось.
На Марсе находится самый большой вулкан Солнечной системы — гора Олимп, и самый большой каньон Валлес Маринерис. Кроме того, у Марса есть еще одна особенность — это так называемая марсианская дихотомия — разница в толщине коры южного и северного полушарий. Средняя толщина марсианской коры в северном регионе составляет 32 км, а в южном — 58 км. Этот топографический контраст напоминает различия между континентами и океанами Земли, поэтому ученые задаются вопросом, может ли этот дисбаланс быть результатом тектонических процессов?
В 2012 году профессор геологии Инь из Калифорнийского университета предположил, что марсианское плато под названием «Тарис-рейз» могло быть образовано зоной субдукции, а каньон Валлес Маринерис он назвал возможной границей между двумя плитами.«Марс находится на примитивной стадии развития тектоники плит. Это дает представление о состоянии ранней Земли, и, возможно, поможет нам понять, как именно тектоника плит началась на Земле», — сказал профессор Инь.
У исследователей есть косвенные данные, свидетельствующие, что последнее извержение на Олимпе произошло в предыдущие два миллиона лет. Об этом говорит количество метеоритных кратеров, оставшихся на поверхности лавовых потоков.
Кроме того, недавние исследования региона Arabia Terra на севере Марса выявили наличие семи кальдер, которые ранее считались впадинами, оставшимися после ударов астероидов. Большое количество пепла, обнаруженное рядом в вулканических минералах, свидетельствует о тысячах извержений, произошедших около 4 млрд лет назад.
Направленный в 2018 году на Красную планету посадочный аппарат InSight подтвердил, что Марс сейсмически активен. С апреля 2019 года InSight обнаружил более 700 марсотрясений, около 35 из которых были достаточно сильными для сейсмического картирования.
По словам исследователей, это убедительное доказательство того, что сейсмическая активность на Марсе является не только следствием охлаждения и сжатия планеты, но также вызвана движением тектонических плит.
Однако одним из последних открытий на Марсе стала находка колоссальных отложений глинистых минералов, возраст которых оценивается примерно 3,7–4,1 млрд лет. Ученые отметили, что на Земле сохранение таких древних отложений практически невозможно, так как все они уже переработаны в результате тектонических процессов.
Из этого следует, что на Марсе вряд ли когда-то была активная тектоника плит, охватывающая всю планету.
В заключение можно сказать, что из всех планет Земной группы только на Земле происходит активная тектоника плит. На Меркурии движение коры происходит вследствие ее сжатия по причине остывания ядра. На Марсе наблюдается сейсмическая активность, но опять же из-за остывания ядра движения в мантии почти полностью прекратились.
Недавние открытия движений коры на Венере свидетельствуют лишь о возможных тектонических процессах в прошлом. Фактов, подтверждающих наличие действующих вулканов на Венере, в настоящем времени пока еще недостаточно.
Кроме четырех планет земной группы, в нашей солнечной системе находятся еще четыре отдаленные от Солнца планеты, называемые также газовыми гигантами. Это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Но о них и их спутниках мы расскажем в следующей статье.
