Геологія Марса: унікальні характеристики будови Червоної планети

Термін "геологія" правильним було б вживати лише стосовно Землі, оскільки в перекладі з грецької він означає "наука про Землю". Втім, коли астрономи вивчають інші планети Сонячної системи, за "точку відліку" вони закономірно беруть найвивченішу з них, тобто нашу. Марс має з нею багато спільного, але в дечому дуже сильно від неї відрізняється. Деякі його особливості мають дивний вигляд: хоч там і розташовані найбільші вулкани Сонячної системи, але вулканічна активність наразі практично відсутня. Очевидно, ми ще багато чого не знаємо про нашого сусіда.

Марс, як і Земля, належить до кам'янистих планет. Його форма наближається до кулястої, в хімічному складі переважають силікати й алюмінати, всередині він має важке ядро, а ззовні його покриває відносно легка кора. На цьому подібність двох небесних тіл закінчується і починаються відмінності.

Четверта планета від Сонця вдвічі менша за Землю. Середній радіус Марса -- лише 3389,5 км. Площа його поверхні складає 1,4437×108 км2, тобто всього 28% від того, що має наш світ, якщо рахувати разом з океанами. Це означає, що ті геологічні формації, які є на Землі, на Марсі виглядали би гігантськими. Неймовірно, але гори, каньйони та западини там справді значно більші за земні.

Зовнішній вигляд Марса значно відрізняється від Землі. Зокрема, у його північній півкулі простягаються майже безперервні низини, тоді як південна частина вражає гірськими масивами та плоскогір'ями. Щоб пояснити цю помітну контрастність, деякі дослідники звертаються до особливостей утворення марсіанських тектонічних плит, в той час як інші вважають, що це наслідок удару великого космічного тіла.

Незалежно від того, що стало причиною цієї незвичайної дихотомії між півкулями Марса, астрономи вважають, що вона сформувалася ще на ранніх етапах існування планети. Таким чином, наступна еволюція Марса відбувалася в умовах, коли на північному полюсі розташовувалися рівнини, а на південному — гористі території.

Приблизно 4,5 мільярдів років тому, в період формування Марса, планета була гарячою і розжареною. Згодом її зовнішня оболонка охолола й затверділа, але в надрах все ще залишалася рідка магма. Це призвело до виникнення умов для вулканічної активності, яка, проте, відбувалася зовсім не так, як ми звикли спостерігати на Землі.

На Землі кора складається з окремих літосферних плит, які постійно переміщуються. Магма вивергається переважно через тріщини між цими плитами, тому більшість вулканів розташовані вздовж їхніх меж. Лише зрідка можна спостерігати інший тип вулканічної активності, коли гаряча магма пробиває собі шлях до поверхні, утворюючи щитові вулкани.

Достовірно невідомо, чи колись літосферні плити на Марсі здійснювали рух. Принаймні, жодних їхніх слідів на планеті не знайдено. Протягом мільярдів років марсіанські вулкани виникають виключно внаслідок активності гарячих потоків, які розплавляють кору, і це відбувається в досить незвичний спосіб. Деякі вулкани справді нагадують земні, однак найбільші з них формують великі провінції через їхню тенденцію до групування, які не мають аналогів ані на Землі, ані в усьому Сонячному системі.

Вражаючим прикладом незвичайного вулканізму на Марсі є провінція Фарсида, що займає північно-західну частину планети. Її територія перевищує 30 мільйонів квадратних кілометрів, що робить її більшою, ніж території Канади, США та Китаю, об'єднані разом. Саме в цій області знаходиться найбільший вулкан у Сонячній системі — гора Олімп, яка сягає 26 кілометрів у висоту, що приблизно втричі перевищує висоту Евересту.

Однак найвражаючішим аспектом цього гіганта є не його висота, а саме ширина. Діаметр його основи становить 624 км, що робить його занадто великим, щоб вміститися в Україні. Тож, незважаючи на вражаючу висоту, він виглядає майже плоским. Власне, верхня частина створює рівнину з незначним ухилом, тоді як краї формують схили, висота яких досягає 7 км.

У серці гігантського вулкана розташована кальдера розмірами 85 на 60 км. Декілька кратерів практично об'єднуються в одну величезну яму, що досягає глибини до 3 км. Вона настільки велика, що на її дні міг би комфортно вміститися весь Київ.

При цьому Олімп -- найбільший, але не єдиний гігантський вулкан провінції Фарсида. На південний схід від нього розташовані ще три дуже схожих структури -- гори Аскарійська, Павича й Арсія. Кожна з них набагато перевищує Еверест, а їхні діаметри вимірюються сотнями кілометрів.

До речі, найвищий вулкан Фарсиди, Олімп, не є найбільшим за площею. Гора Альба, хоча й має висоту всього 6,8 км, вражає своїм діаметром, який досягає 1350 км. Досить складно назвати її справжньою горою, адже її схили мають кут всього 0,5°, що свідчить про те, що це швидше похила плато. Раніше для опису подібних форм рельєфу використовувався термін "патера".

Ще одна вулканічна провінція Елізій також розташована у північній півкулі Марса. Там теж є кілька велетенських щитових вулканів: купол Гекати, гора Елізій і купол Альбор. Вони значно менші за Олімп, та все одно їхні розміри вражають. Наприклад, Елізій здіймається над нульовим рівнем марсіанської поверхні на 16 км і має діаметр 240 км.

Хоча обидві вулканічні області мають багато спільного, їхнє формування відбулося в різні епохи. Фарсида є надзвичайно давньою, її походження датується Нойським періодом в історії Марса, що означає, що їй близько 4 мільярдів років. Натомість Елізій значно молодший, його утворення відбулося приблизно 600 мільйонів років тому. Це досить незначний проміжок часу з точки зору історії Червоної планети, що наближається до появи багатоклітинного життя на Землі.

Причини, чому на Марсі щитові вулкани формуються в таких великих скупченнях, залишаються загадкою. Ймовірно, це пов'язано з особливостями підняття гарячих магматичних потоків, які вчені називають плюмами, що відбувається у глибинах планети. Можливо, те, що ці потоки стикаються з одноцілою корою, а не з окремими тектонічними плитами, впливає на характер вулканічної активності.

Також варто відзначити, що менші розміри Марса впливають на цю ситуацію. Якщо в його надрах існують аномалії в розподілі тепла, їхній вплив буде більш вираженим, ніж на Землі. Можливо, на певній глибині під марсіанською поверхнею існують великі резервуари лави, які виявляються у вигляді вулканічних районів.

Окрім грандіозних вулканів, Марс також вражає своїми незвичайними тріщинами на поверхні. З геологічної перспективи вони суттєво відрізняються від тих, що ми спостерігаємо на Землі, де формування структур, схожих на Дністровський каньйон чи Великий каньйон річки Колорадо, відбувається внаслідок ерозії ґрунту під впливом води.

Однак на Червоній планеті рідка вода ніколи не існувала так довго, щоб вимити ущелини глибиною в десятки або навіть сотні метрів. Процес формування каньйонів тут має зовсім іншу природу і тісно пов'язаний із вулканічними регіонами. Величезні гори з застигаючої лави настільки величезні, що фактично просідають під власною вагою в надра планети. Як результат, тонша кора навколо них розтягується і тріскається.

З часом тріщини, що утворюються під впливом ерозії та інших природних процесів, можуть виростати до вражаючих розмірів. Найзначнішою з таких тріщин є долина Марінера. Хоча її часто порівнюють з Великим каньйоном у Колорадо, це лише ускладнює розуміння її масштабів. Загальна довжина цієї геологічної формації становить 4500 км, що, якби вона була на Землі, простяглася б від Великої Британії до Каспійського моря.

Крім того, середня ширина долини Марінер -- 200 км. Це означає, що стоячи на одному її краї, інший навряд чи побачиш. Картина буде більше схожою на велетенське урвище, дно якого губиться десь унизу.

З величезними тріщинами на марсіанській поверхні пов'язаний ще один цікавий елемент рельєфу — хаоси. Це райони, де безладно розташовані пагорби і канави створюють справжній лабіринт. Хаоси виникли в період, коли на Марсі ще було багато льоду, а його поверхнею текли річки. Коли підземний лід почав танути, ґрунт просідав. Вода, що витікала на поверхню, рухалася вниз, розмиваючи вже пошкоджені гірські породи. Цей процес відбувався дуже нерівномірно, що призвело до формування хаосів.

Попри те, що на Марсі зафіксовано більшу кількість великих ударних кратерів у порівнянні з Місяцем та Меркурієм, менші сліди від зіткнень на цій планеті зустрічаються значно рідше. Це пояснюється впливом вітрової та водної ерозії.

Вітер і вода викликають ерозію міцних гірських порід, переміщуючи при цьому дрібні частички. Близько кількох мільярдів років тому, коли атмосфера нашої планети була більш щільною і в північній улоговині існував океан, в який впадали численні водні потоки, ці природні процеси відбувалися набагато активніше. Сьогодні їх сліди можна побачити на поверхні у вигляді висохлих русел стародавніх річок.

Марс демонструє ознаки ерозії не лише через специфічні рельєфні форми, але й завдяки наявності осадових порід. До таких порід належать пісок, гіпс та глини. Ці конгломерати, що складаються з дуже дрібних частинок, можуть формуватися лише в умовах великої кількості води, здебільшого в районах, розташованих поблизу або на дні річок і озер.

Попри подібність марсіанських осадових порід до земних, вони практично не містять органічних сполук, які є звичними для нашої планети. Більш того, хоча й існує ймовірність наявності органіки, науковці сподіваються її виявити, однак це стане можливим лише після транспортування зразків матеріалу з Марса на Землю.

Також науковці наразі не виявили на Марсі слідів розвиненої біосфери. А це означає, що таких звичних для Землі корисних копалин, як нафта, природний газ і вугілля, найімовірніше, там немає, оскільки вони являють собою рештки живих істот.

Незважаючи на вражаючу велич вулканічних вивержень на Марсі та тривале існування води, що текла у його ріках і формувала глинясті відкладення, все це належить до далекого минулого. Саме така концепція про цю планету утвердилася як домінуюча в останні десятиліття.

Однак останнім часом ця тенденція почала зазнавати змін. Одним із ключових факторів цього стало впровадження зонда InSight. Протягом багатьох місяців він здійснював дослідження на поверхні Марса, а сейсмограф, встановлений на ньому, фіксував події, що відбуваються в надрах планети. Науковці були вражені, коли зонд почав реєструвати одне коливання за іншим!

Астрономи вже раніше висловлювали думки про можливість виникнення марсотрясінь, навіть незважаючи на відсутність активних рухів літосферних плит. Варто зазначити, що тектонічні зміни відбуваються і на Місяці, який, без сумніву, вважається "мертвим" у цьому аспекті. Однак події, зафіксовані місією InSight, виявилися занадто частими і інтенсивними, щоб їх можна було пояснити, наприклад, обвалами підземних пустот. Зараз усе більше науковців схиляються до думки, що в надрах Червоної планети все ще може бути рідка магма.