I dag forstås det godt, at Mars er en kold, tør og geologisk død planet. For milliarder af år siden, da den stadig var ung, prale planeten med en tættere atmosfære og havde flydende vand på overfladen. For millioner af år siden oplevede det også en betydelig mængde vulkansk aktivitet, hvilket resulterede i dannelsen af dets massive funktioner - som Olympus Mons, den største vulkan i solsystemet.
Indtil for nylig har videnskabsmænd forstået, at den vulkanske aktivitet fra Mars er blevet drevet af andre kilder end tektonisk bevægelse, som planeten har været blottet for i milliarder af år. Efter at have foretaget en undersøgelse af martinske klippeprøver konkluderede et team af forskere fra Storbritannien og USA imidlertid, at for eons siden var Mars mere vulkanisk aktiv end tidligere antaget.
Deres undersøgelse, med titlen "At tage puls fra Mars via datering af en vulkan med fodring med slynge", dukkede for nylig op i det videnskabelige tidsskrift Naturkommunikation. Under ledelse af Benjamin Cohen, en forsker med Scottish Universities Environmental Research Center (SUERC) og School for Geographical and Earth Sciences ved University of Glasgow, gennemførte teamet en analyse af Mars 'vulkanske fortid ved hjælp af prøver af Martian meteoritter.
På Jorden forekommer størstedelen af vulkanismen som et resultat af pladetektonik, der drives af konvektion i Jordens mantel. Men på Mars er størstedelen af den vulkanske aktivitet resultatet af mantelrøver, som er stærkt lokaliserede boliger af magma, der stiger dybt inde i mantlen. Dette skyldes det faktum, at Mars 'overflade har været statisk og kølig i de sidste par milliarder år.
På grund af dette vokser Martian-vulkaner (selvom de ligner morofologien som at afskærme vulkaner på Jorden) til meget større størrelser end dem på Jorden. Olympus Mons er for eksempel ikke kun den største skjoldsvulkan på Mars, men den største i solsystemet. Hvorimod det højeste bjerg på Jorden - Mt. Everest - er 8.848 m (29.029 ft) i højden, Olympus Mons er ca. 22 km høj.
Af hensyn til deres undersøgelse anvendte Dr. Cohen og hans kolleger radioskopiske dateringsteknikker, som ofte bruges til at bestemme alder og udbrudthastighed for vulkaner på Jorden. Sådanne teknikker er imidlertid ikke tidligere blevet anvendt til skjoldsvulkaner på Mars. Som et resultat var holdets undersøgelse af Mars-meteoritprøver den første detaljerede analyse af vækstrater i Martiske vulkaner.
De seks prøver, de undersøgte, er kendt som nakhlites, en klasse af Mars-meteorit, der dannede sig fra basaltisk magma for ca. 1,3 milliarder år siden. Disse kom til Jorden for ca. 11 millioner år siden, efter at de blev sprængt fra Mars 'ansigt af en påvirkningsbegivenhed. Ved at udføre en analyse af Martiske meteoritter var teamet i stand til at afsløre omkring 90 millioner år værd af ny information om Mars 'vulkanske fortid.
Som Dr. Cohen forklarede i et University of Glasgow pressemeddelelse:
”Vi ved fra tidligere undersøgelser, at de nakhlite-meteoritter er vulkanske klipper, og udviklingen af aldersdatingteknikker i de senere år gjorde, at de nakhlitterne var perfekte kandidater til at hjælpe os med at lære mere om vulkaner på Mars.”
Det første skridt var at demonstrere, at klippeprøverne faktisk var Mars, hvor holdet bekræftede ved at måle deres eksponering for kosmogen stråling. Fra dette bestemte de, at klipperne blev bortvist fra Marsoverfladen for 11 millioner år siden, mest sandsynligt som et resultat af en påvirkningsbegivenhed på Marsoverfladen. De anvendte derefter en højpræcisionsradioskopisk teknik kendt som 40Ar /39Ar dating.
Dette bestod af at bruge en ædelgasmassespektromomer til at måle mængden af argon, der er opbygget i prøverne, hvilket er resultatet af det naturlige radioaktive forfald af kalium. Fra dette var de i stand til at få 90 millioner år af ny information om Marsoverfladen. Resultaterne af deres analyse indikerede, at der er betydelige forskelle i vulkanhistorie mellem Jorden og Mars. Som Dr. Cohen forklarede:
”Vi fandt, at nakhliterne dannede sig fra mindst fire udbrud i løbet af 90 millioner år. Dette er meget lang tid for en vulkan og meget længere end varigheden af landlige vulkaner, som typisk kun er aktive i et par millioner år. Og dette skraber kun overfladen af vulkanen, da kun en meget lille mængde sten ville have været udsat af slagkrateret - så vulkanen må have været aktiv i meget længere tid. ”
Derudover var teamet også i stand til at indsnævre, hvilke vulkaner deres stenprøver kom fra. Tidligere undersøgelser foretaget af NASA afslørede flere kandidater til det mulige nakhlitekildekrater. Imidlertid matchede kun en af placeringerne deres resultater med hensyn til alderen på vulkanudbruddene og virkningen, der ville have kastet prøverne ud i rummet.
Dette særlige krater (som i øjeblikket ikke er navngivet) er placeret i de vulkanske sletter, der er kendt som Elysium Planitia, ca. 900 km væk fra toppen af Elysium Mons-vulkanen - som er 12,6 km (7,8 mi) høj. Det er også placeret ca. 2000 km nord for hvor NASA Curiosity rover i øjeblikket er. Som Cohen forklarede, har NASA nogle vidunderligt detaljerede satellitbilleder af netop dette krater.
”Det er 6,5 km bredt og har bevaret ejecta-stråler af snavs,” sagde han. ”Og vi var i stand til at se flere vandrette bånd på kratervæggene - som indikerer, at klipperne danner lag, med hvert lag fortolket som en separat lavaflow. Denne undersøgelse har været i stand til at give et klarere billede af nakhlite-meteoriternes historie og til gengæld de største vulkaner i solsystemet. ”
I fremtiden vil prøvebesøg og besætningsopgaver til Mars helt sikkert klare dette billede endnu mere. I betragtning af at Mars, ligesom Jorden, er en jordisk planet, vil det at vide alt, hvad vi kan, om dens geologiske historie i sidste ende forbedre vores forståelse af, hvordan solsystemets stenede planeter dannede sig. Kort sagt, jo mere vi ved om Mars 'vulkanske historie, desto mere vil vi være i stand til at lære om solsystemets dannelse og udvikling.
