Et underligt træk på Mars 'overflade har forskere gættet om dens oprindelse. Det er en overfladeaflejring af et mineral, der er mere almindeligt i det indre af planeter. En ny undersøgelse viser, at dette indre mineral sandsynligvis blev bragt til overfladen af en gammel eksplosiv vulkan.
Nili Fossae ligger i Syrtis Major-regionen på Mars. Det er i nærheden af Isidis Planitia, en enorm slette inde i et slagbassin på Mars. Nili Fossae er interessant på grund af mineralaflejringerne i området, og hvad disse aflejringer fortæller os om Mars. Specifikt indeholder det en stor deponering af mineralet olivin, som typisk findes i det indre af planeter.
Spørgsmålet, som denne undersøgelse forsøgte at besvare, er, hvordan fandt olivinen vej til overfladen?
Olivinen indenfor
Olivine i sig selv er ikke sjælden eller bemærkelsesværdig. Faktisk er det den primære komponent i jordens mantel. Det er heller ikke sjældent på Mars. Ordet olivin dækker faktisk en gruppe mineraler, der er meget ens. For det første er de alle grønlige, hvilket forklarer "oliven" i olivin.
De findes i stødende klipper, som dybest set er afkølet, størknet lava.
Med dette i tankerne kan overskriften til denne artikel virke ret indlysende. Naturligvis kom denne deponering af olivin fra en vulkan. Hvordan kunne det ellers være kommet til overfladen fra mantelen? Men videnskab handler om detaljerne. Hvornår, nøjagtigt, i Marshistorien blev denne olivin deponeret af en vulkan? I hvilken sammenhæng skete det, og var det en del af større begivenheder, der formede Mars? Hvilken type vulkansk begivenhed skabte den?
Disse spørgsmål og størrelsen på den pågældende olivinaflejring er det, der gør denne undersøgelse interessant.
Undersøgelsen er fra Brown University i Providence, Rhode Island. Forfatterne er gradstuderende Christopher Kremer og Michael Bramble og professor John Mustard fra Brown Universitys Institut for Jord-, Miljø- og Planetenskab. Avisen kaldes "En udbredt olivinrig askeindskud på Mars" og offentliggøres i tidsskriftet Geology.
Minerale nerder
Der findes en bestemt type person, der er ekstremt interesseret i mineraler. Langt fra at være en usædvanlig, anti-social besættelse, der forfølges i et fjernt hjørne af et universitetscampus, er studiet af mineraler en byggesten til planetvidenskab. Uden vores forståelse af mineraler har vi intet håb om at sammenpakke Jords historie. Vi ville også være uvidende om alle de andre planeter i vores solsystem og om asteroider og meteoritter også.
Når det kommer til Mars, kan vigtigheden af forståelse af mineraler ikke overvurderes. De typer mineraler, vi ser, hvor vi ser dem, og hvordan de kom dertil, er alle ledetråde til at forstå Mars. Og når forskere ser et usædvanligt deponering af mineraler der, vil de vide, hvordan det kom der.
Martian puslespil
Mars er et puslespil. Vi er ikke i nærheden af at færdiggøre det, men stykke for stykke begynder vi at forstå planetens historie. Specifikt ønsker vi at vide, om det nogensinde var beboelig, og om det endnu var hjemsted for noget mikroskopisk liv. Disse spørgsmål kan ikke rigtig besvares direkte: De skal afsløres ved at udfylde Martian-puslespillet.
Denne usædvanlige deponering af olivin er en af brikkerne i puslespillet.
Denne olivinaflejring blev først opdaget i 2003 og blev præsenteret i en artikel i Science. Dette papir bebudede opdagelsen af et 30.000 kvadratkilometer stort areal med ca. 30% olivin.
Området er kendt for sin geologiske dannelse. Det er et område med det, der kaldes grabber. Grabens er dale med skarpe pletter på begge sider forårsaget af den nedadgående forskydning af jordblokke.
I det oprindelige papir sagde forfatterne, at "post-impact-fejl i dette område har udsat lag under jorden rig på olivin." I årenes løb har andre forskere kommet med andre mulige forklaringer. Nogle har foreslået effusiv lavaflow. Andre har antydet, at olivinen blev udgravet af en massiv påvirkning. Måske den samme påvirkning, der skabte det enorme Isidis-bassin, hvor deponeringen er placeret.
Denne nye undersøgelse siger, at olivinet blev deponeret af eksplosiv vulkanisme.
Vulkaniske eksplosioner
For de fleste af os er en vulkan en vulkan. Men der er forskellige typer. En type kaldes eksplosiv vulkanisme.
”Dette er et af de mest håndgribelige beviser endnu for tanken om, at eksplosiv vulkanisme var mere almindelig på det tidlige Mars,” sagde Christopher Kremer, en kandidatstuderende ved Brown University, der ledede arbejdet.
Eksplosiv vulkanisme sker, når magma indeholder opløste gasser som vanddamp. Den opløste gas skaber meget tryk i magmaen, og når det overliggende bjerg ikke kan modstå trykket, eksploderer det. Denne eksplosion sender en massiv mængde fyrig ask og lava i luften.
Da eksplosiv vulkanisme kræver vanddamp, tror forskere, at denne type vulkaneksplosion skete tidligt i Mars 'liv, da der var mere vand omkring. Med tiden mistede Mars sit vand, og vulkansk aktivitet ville have været mindre eksplosiv. Det ville være blevet erstattet af det, der kaldes effusiv vulkanisme, som er mildere og får lava til at strømme over overfladen snarere end at eksplodere i luften.
Ifølge Kremer er der masser af beviser for denne voldsomme vulkanfase i Marshistorien, hvorimod bevis for den tidligere, eksplosive fase ikke så let opdages, især med orbitale instrumenter.
”At forstå, hvor vigtig eksplosiv vulkanisme var på det tidlige Mars, er i sidste ende vigtigt for at forstå vandbudgettet i Martian magma, grundvandets overflod og tykkelsen af atmosfæren,” sagde Kremer.
Orbital Eyes on Mars
På nuværende tidspunkt er alle forskere at undersøge denne deponering med orbitalinstrumenter. Kremer og hans kolleger brugte billeder i høj opløsning fra NASAs Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) til at studere områdets geologi i detaljer. Som Kremer sagde i en pressemeddelelse, tog de en anden takling, når de studerede området.
”Dette arbejde afviste metodisk fra hvad andre mennesker har gjort ved at se på den fysiske form af terrænene, der er sammensat af denne grund,” sagde Kremer. ”Hvad er geometrien, tykkelsen og orienteringen af de lag, der udgør den. Vi fandt, at den eksplosive vulkanisme og forklaring af askefall markerer alle de rigtige bokse, mens alle de alternative ideer til, hvad dette depositum kan være uenige i flere vigtige henseender med det, vi observerer fra kredsløb. ”
En af de ting, der adskiller denne aflejring fra andre effusive lavaflowområder er distributionen af selve lavaen. Mens en effusiv strøm grundlæggende sprede flydende sten over overfladen, hvor den ville samle sig i lavtliggende områder, er denne aflejring i lange kontinuerlige lag over dale, krater, bakker og andre træk. Ifølge Kremer er det meget mere konsistent med aske, der sætter sig ned fra et eksplosivt udbrud, end det er med lavastrømmen.
Den kontinuerlige indskud udelukker også konsekvensscenariet. Isidis-påvirkningen, der skabte Isidis-bassinet, kan ikke have skabt et så ensartet lag med aske. Desuden er asken deponeret oven på nogle af de funktioner, der er oprettet ved Isidis-påvirkningen.
Tilstanden i selve olivinen udelukker også påvirkningsscenariet. Olivinen viser tegn på vedvarende og udbredt kontakt med vand. Olivinen blev ændret af kontakten, meget mere end anden olivin på Mars. Forfatterne siger, at det kun giver mening om denne olivin var fra askefald, da aske er meget mere porøs end andre klipper og ville have tilladt vandet at komme i kontakt med olivinet.
Kan en Rover løse puslespillet?
Det er svært at være helt sikker på noget, som du kun kan studere fra bane. Heldigvis går en rover på den måde.
I 2020 lanceres NASAs Mars 2020-rover på vej til Mars. Dens landingssted? Jezero-krateret, som er inde i olivinaflejringen. Der er udsatte områder med olivin, der er tilgængelige for rover, og det ser ud til, at 2020-rover vil undersøge det.
”Det, der er spændende, er, at vi snart ser, om jeg har ret eller forkert,” sagde Kremer. ”Så det er lidt nerveindpakning, men hvis det ikke er en ashfall, vil det sandsynligvis være noget meget fremmed. Det er lige så sjovt, hvis ikke mere. ”
”En af Mars 2020's top 10 opdagelser vil finde ud af, hvad denne olivinbærende enhed er,” sagde Mustard, Kremers rådgiver. ”Det er noget, folk vil skrive og tale om i lang tid.”
Når vi ved, hvordan dette olivine-puslespil passer ind, ved vi noget om æraen med eksplosiv vulkanisme på Mars. I forlængelse heraf ved vi noget om det gamle Martiske vand. I forlængelse heraf ved vi noget om den gamle Martiske atmosfære. Derfra vil vi vide noget om Mars-beboelsesevnen.
Er det ikke sjovt?
