Валес Маринерис, геоложката памет на Марс за науката
Наблюденията с много висока разделителна способност на Mars Reconnaissance Orbiter разкриха нови пейзажи в дъното на каньона Valles Marineris. Геоложката история на региона става все по-ясна.
Един от най-поразителните аспекти на марсианската повърхност несъмнено е присъствието на каньона Валес Маринерис. Името си носи от сондата Mariner 9, която я заснема за първи път през 1971 г. Дължина 3500 километра и ширина 300 километра, тази сложна тектонична система покрива една четвърт от екватора на Марс. По този начин той е близо десет пъти по-голям от Големия каньон на Колорадо, в САЩ. В допълнение към грандиозните си размери, Валес Маринерис представлява неоценим геоложки интерес, тъй като стените му, понякога високи десет километра, разкриват скали и структури, които проследяват историята на каньона, неговия регион и планетата Марс.
Богата геоложка история
Първите изображения на червената планета през 1965 г. предлагат почти лунна визия: пустиня и осеяна с кратери. Но оттогава различните сонди и роботите на земята показаха, че геоложката история на Марс е по-богата, отколкото предполагахме.
Валес Маринерис е един от най-ярките примери. Ще разгледаме пейзажите, както и различните явления, които са ги оформили: вулканизъм, тектоника - нека уточним, че движенията на марсианската кора са под различни механизми от наблюдаваните на Земята, тъй като тази кора е лишена от динамика на плочите - или дори вятър и вода. От тези наблюдения ще проследим геоложката история на каньона и тази на планетата.
Планетолозите са изследвали и скалите в каньона. Има примитивна кора, остатъци от формирането на планетата, вулканични скали, но също така и хидратирани минерали, като сулфати и глини, признаци на древното присъствие на течна вода в този регион. Мисията Mars Express, която пристигна в орбита през 2004 г., направи наблюдения в каньона Valles Marineris и предостави ценна информация за наличието на течна вода на Марс. По този начин, благодарение на спектрометъра OMEGA, той откри значително присъствие на отлагания, съдържащи сулфати, хидратирани минерали, богати на сяра. Те датират от епохата на Хеспер (между 3,7 и 3,2 милиарда години).
Освен това Mars Express открива и глини на повърхността на планетата, извън каньона. Тези открития разкриха наличието на течна вода на повърхността на планетата преди повече от 3,7 милиарда години, по време на най-старата марсианска геоложка ера, Noachien (има между 4,1 и 3,7 милиарда години). Тогава климатът вероятно беше горещ и влажен.
Необходима е нова сонда, за да отговори на въпросите, зададени от планетолозите: какви са етапите във формирането на Валес Маринерис? Какви явления са оформили пейзажите му? Какво можем да заключим от това за историята на червената планета? Едва през 2006 г. и пристигането в орбитата на сондата "Марс разузнавателен орбитър". Целите на мисията бяха да опише климата и геологията на планетата. Бордовото оборудване предлага резолюции, които позволяват да се анализира детайлно каньона. По-специално, камерата HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) направи снимки на каньонни структури. Компактният разузнавателен спектрометър за изображения за Марс (CRISM) анализира състава на скалите.
Стени високи десет километра
Какво ни казаха изображенията HiRISE и CRISM анализите? Те позволиха подробен анализ на състава на скалите, които съставляват различните структури на Валес Маринерис. Основният каньон е придружен от система от ориентации на изток-запад, по които са се образували множество пропадащи канавки и вдлъбнатини. Комплектът създава поредица от уникални линейни пейзажи на Марс. В дъното на каньона има много взаимосвързани вдлъбнатини: chasmata. Земята на тези хасмати често е покрита с дебели напластени отлагания, свлачища или групи могили, наречени хаос.
Първите елементи, които разбират как се е формирал каньонът, са неговите стени. Това са безценен източник на информация. Всъщност те излагат геоложки участък с височина над десет километра. Внезапно стените имат така наречената морфология на „шпори и улеи“ (виж фигурата по-долу). Това са насипи, където локално, върху откосите, са изложени скали. Ерозията и тектоничните движения, специфични за Марс, са в основата на тези структури. Но как се появиха тези стени ?
Роден от колапс
За да отговорим на този въпрос, нека погледнем на запад от Валес Маринерис. Там е Куполът на Тарсис с Олимп Монс - най-високият релеф в Слънчевата система, кулминиращ на 21 229 метра - и трите подравнени вулкана на Тарсис Монтес, Аскрай Монс (18 225 метра), Павонис Монс (14 058 метра) и Арсия Монс (17 761 метри).
Този вулканичен ансамбъл е формиран в края на Ноакиан. Под тежестта на Купола на Тарсис литосферата (кората и горната част на марсианската мантия) се огъна, надигна се на места и се напука, давайки началото на Валес Маринерис. Последният е грабен, тоест сривна канавка, граничеща с разломи, които се появяват под въздействието на хоризонтални сили на удължаване, приложени към литосферата. Централният блок е провиснал и оформя дъното на каньона. Съседните блокове образуват платата с изглед към каньона. Валес Маринерис е роден преди около 3,5 милиарда години.
Стените на каньона позволяват стратиграфско изследване чрез изследване на геоложките слоеве, които излизат. При липса на структурни сътресения най-дълбоките слоеве са най-старите. По този начин най-старите скали са в основата на склоновете на каньона, а най-скорошното излизане на върха на платата. Освен това Валес Маринерис показва най-старите скали, изложени на повърхността на планетата.
Ерозията и тектониката обаче усложняват това стратиграфско проучване. Всъщност слоевете не винаги се виждат. Често стените са мястото на впечатляващи свлачища. Тези свлачища образуват големи части от отломки, които са преминали над плоското дъно на каньона, на около 100 километра от техния източник. Формата им зависи само от геометрията на каньона, както за най-старите свлачища (3,5 милиарда години), така и за най-новите (50 милиона години). По този начин явленията, които са ги причинили, вероятно са от същото естество. Депозираните обеми варират от 10 кубични километра до над 5000 кубически километра и следователно са средно десет пъти по-големи от свлачища. Това се дължи главно на по-ниската марсианска гравитация. Свлачищата завършват с билото, характерно за бързите отломни потоци, което се задава със скорости от няколко десетки километра в час. Това предполага ниски коефициенти на триене, които изключват доминирани от водата процеси.
На някои места анализът на пластовете остава възможен и показва забележима разлика между западната част и източната част на Валес Маринерис. На запад стените на каньона са изградени от купчина хоризонтални и успоредни слоеве, тъмни и ронливи на вид. Тези слоеве са интерпретирани като натрупване на лава и вулканична пепел на височина над десет километра. Тези лави биха дошли от дейността на гигантските вулкани на купола на Тарсис.