Вулканізм на Марсі
З Вікіпедії, безкоштовно encyclopedia
Вулканічна активність (вулканізм) зіграла значну роль у геологічній еволюції планети Марс[2]. Починаючи з місії космічного апарата Марінер-9 1972 року науковцям було відомо, що вулканічні деталі покривають значну частину поверхні Марса. До цих деталей належать масштабні лавові потоки, неосяжні лавові рівнини та найбільші з усіх відомих вулканів у Сонячній системі[3][4]. Вік марсіанських вулканічних деталей варіюється від часів нойського (>3.7 мільярда років) до пізнього амазонського періоду (<500 мільйонів років), що свідчить про те, що вулканічна активність на планеті була наявною протягом усієї її історії,[5] а окремі дослідники висловлюють припущення, що така активність присутня на планеті й досі[6][7]. Як Земля так і Марс є великими, диференційованими планетами, утвореними зі схожих хондритних матеріалів[8]. Чимало магматичних процесів, що відбуваються на Землі, також відбувалися й на Марсі; окрім того, композиційно планети є достатньо подібними одна до одної, аби можна було застосовувати одні й ті ж назви до їхніх магматичних гірських порід та мінералів.
Вулканізм — це процес, протягом якого магма із внутрішніх шарів планети піднімається крізь кору та вивергається на поверхню. Вивержені речовини складаються із розплавлених порід (лави), гарячих фрагментованих дрібнозернистих уламків (тефра або попіл), а також газів. Вулканізм — це основний спосіб, у який планети вивільнюють своє внутрішнє тепло. Вулканічні виверження продукують характерні форми рельєфу, типи гірських порід та географічний рельєф, які усі разом дають змогу дізнатися більше про хімічний склад, термальний стан та історію внутрішніх шарів планети[9].
Магма — це складна, дуже гаряча суміш із розплавлених силікатів, кристалів у стані суспензії та розчинених газів. Найімовірніше, магма на Марсі піднімається вгору в той же спосіб, що й на Землі[10]. Вона піднімається вгору крізь нижчі шари кори у діапірних тілах, що мають меншу густину, аніж навколишні породи. Під час підняття магма зрештою досягає регіонів із низькою густиною. Коли густина магми відповідає густині породи, в якій вона перебуває, плавучість нейтралізується і магматичне тіло зупиняє свій рух. У цій точці з нього може утворитися магматична комора. Далі магма може продовжувати свій рух, але вже в боки, утворюючи мережу дайок та сіллів. Врешті-решт магма може охолонути та затверднути, формуючи інтрузивні магматичні тіла (плутони). За оцінками геологів, близько 80 % магми, що генерується Землею, зупиняється в її корі й так і не досягає поверхні[11].
У процесі підняття та наступного охолодження магма зазнає багатьох складних та динамічних композиційних змін. Важчі мінерали можуть кристалізуватися та осісти на дні магматичної комори. Магма може також асимілювати частини тієї породи, в якій вона перебуває, або ж змішуватися з іншими порціями магми. Ці процеси змінюють хімічний та мінеральний склад розплавленої суміші, тож будь-яка магма, що дістається поверхні, може мати зовсім інший хімічний склад, аніж батьківський розплав. Магму, що змінилася в такий спосіб, називають такою, що «еволюціонувала», аби відрізнити її від «примітивної» магми, яка за своїм складом є досить близькою до свого джерела у мантії (див. диференціація магми та фракційна кристалізація). Магма, що еволюціонувала більшою мірою, зазвичай складається із кислих гірських порід, збагачених кремнієм, летючими речовинами та іншими легкими елементами, які й відрізняють цей тип магми від багатої на залізо та магній (мафічної) примітивної магми. Ступінь та обсяг, до яких еволюціонує магма з плином часу, свідчать про рівень внутрішнього тепла планети, а також її тектонічної активності. Континентальна кора Землі утворена з гранітних порід із магми, що еволюціонувала; ці породи утворилися в результаті численних епізодів магматичної переробки. Магматичні породи, що еволюціонували, значно менш поширені на холодних, мертвих космічних тілах, таких як Місяць. Марс, розмір якого перебуває десь посередині між розмірами Землі та Місяця, має також середній рівень магматичної активності.
На менших глибинах у корі планети літостатичний тиск на магматичне тіло зменшується. Зменшений тиск може спричинити вивільнення газів (летких елементів), таких як діоксид вуглецю та водяна пара, у формі піни із газових бульбашок. Нуклеація бульбашок спричинює швидке розширення та охолодження навколишнього розплаву, утворюючи склоподібні осколки, які при вибуховому виверженні потрапляють на поверхню у формі тефри (їх ще називають пірокластами). Дрібнозерниста тефра широко відома під терміном «вулканічний попіл». Те, чи виверження вулкана має вибуховий характер, чи виверження відбувається експансивно у формі лави, що тече, залежить від композиції розплаву. Кисла магма андезитного та ліпаритного складу має більшу схильність до вибухового виверження. Така магма є дуже в'язкою (густа та клейка) та багатою на розчинені гази. Мафічна магма, з іншого боку, має низький вміст летких елементів і зазвичай виходить на поверхню під час експансивного виверження у формі базальтових лавових потоків. Однак це лише узагальнення. Наприклад, якщо магма увійде в несподіваний контакт із підземними чи поверхневими водами, може відбутися потужне виверження у формі парового вибуху, яке ще називають гідромагматичним (фреатомагматичне або фреатичне) виверженням. Крім того, виверження магми може відбуватися по-різному на планетах із різними внутрішніми композиціями, атмосферами та гравітаційними полями.