Исследователи сравнили шлаковые конусы на Земле и Марсе

Еще в 1970-е годы планетологи установили, что обширные участки поверхности Марса покрыты вулканическими образованиями. Первые снимки, полученные аппаратом Mariner 9, продемонстрировали гигантские щитовые вулканы и лавовые равнины, масштабы которых не имеют аналогов на Земле.

Олимп — самый высокий вулкан в Солнечной системе — возвышается почти в три раза выше Эвереста. Альба, самый протяженный вулкан планеты, сопоставим по длине с территорией континентальных Соединенных Штатов.

И Олимп, и Альба сформировались главным образом в результате базальтовых эффузивных извержений — относительно спокойных излияний текучей лавы, растекающейся по поверхности широкими покровами. Считается, что именно такой тип вулканизма преобладал на Марсе и создал большую часть его вулканических форм рельефа. Тем не менее небольшая доля структур возникла вследствие взрывного вулканизма — того самого, который формирует вулканические конусы, пирокластические потоки и пеплопады.

Долгое отсутствие на Марсе явных признаков взрывных извержений долгое время озадачивало геологов. Среднее атмосферное давление на Красной планете в 160 раз ниже земного, а сила тяжести составляет лишь треть земной — теоретически такие условия должны облегчать развитие взрывных процессов. Именно поэтому особый интерес вызывают вулканические конусы в области Улисс Коллес.

Камера CTX на борту аппарата Mars Reconnaissance Orbiter запечатлела Улисс Коллес. Этот район расположен на южной окраине Формации Улисса — системы разломов в пределах вулканической провинции Фарсида.

Схожие по форме конусы можно увидеть и на Земле. Прибор OLI на спутнике Landsat 8 сделал снимок вулканического поля Сан-Франциско на севере Аризоны. Планетологи считают марсианские и аризонские конусы поразительно похожими. На обоих изображениях различимы также грабены — линейные участки земной коры, опустившиеся вдоль разломов.

На снимках шлаковые конусы выглядят как округлые холмы с кольцевыми кратерами на вершинах, а потоки лавы расходятся от их оснований темными, текстурированными пятнами. В обоих регионах заметны более молодые и небольшие лавовые языки, тогда как на заднем плане лежат более древние, разрушенные эрозией покровы.

По словам Патрика Уэлли из NASA, работающего в команде, разрабатывающей полевое оборудование и методики для исследований Луны и Марса, изучение аналогичных структур на Земле помогает понять, какие признаки искать на Марсе и как интерпретировать процессы, которые невозможно наблюдать напрямую.

Кратер SP в составе вулканического поля Сан-Франциско обладает лавовым потоком длиной около семи километров, направленным к северу; этот объект используется для подготовки астронавтов NASA по геологии. В двух местах поток заполнил грабен, образовав характерный полулунный рисунок.

На Земле шлаковые конусы формируются, когда насыщенная газами магма выбрасывается высоко в атмосферу и застывает в виде мелких фрагментов — шлака, накапливающегося в виде крутых конусообразных холмов. Сходные процессы происходят и на Марсе, однако существуют важные различия. Марсианские конусы обычно выше, шире и имеют более пологие склоны. Это объяснимо: при меньшей гравитации и разреженной атмосфере фонтаны лавы способны поднимать расплав на большую высоту и разносить его дальше от жерла.

На Земле насчитываются десятки тысяч шлаковых конусов — они составляют около 90 процентов всех наземных вулканов. На Марсе же выявлены лишь десятки или, возможно, несколько сотен подобных структур. Возможно, взрывной вулканизм никогда не играл там значительной роли; а возможно, его следы были перекрыты более поздними эффузивными потоками или разрушены эрозией.

Пока неясно, что на Марсе возникло раньше — лавовые потоки или сами конусы. Лава могла быть древнее, а конус образоваться поверх нее. Или же конус возник первым, затем его жерло закупорилось, и лава начала изливаться сбоку. Установление последовательности событий — одна из «геологических загадок», которые планетологи пытаются решить, изучая Марс дистанционно.

Конус Сансет кратера к юго-востоку от кратера SP извергался около 800 лет назад и считается самым молодым шлаковым конусом этого вулканического поля. Его марсианский аналог в Улисс Коллес, напротив, предположительно имеет возраст в миллиарды лет.

Извержения, формирующие шлаковые конусы, относятся к умеренно взрывным — чаще всего это стромболианский тип с прерывистыми лавовыми фонтанами. Они существенно отличаются от гораздо более мощных взрывов, выбрасывающих столбы пепла на десятки километров в высоту, как это произошло во время извержения Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай в южной части Тихого океана.

На Марсе обнаружены и следы по-настоящему мощных «суперизвержений», однако они оставляют иную геологическую подпись: крупные впадины — патеры — и обширные тонкие отложения пепла, впоследствии преобразованные эрозией в вытянутые формы рельефа.

Сравнительная планетология играет ключевую роль в понимании геологии далеких миров. Без таких сопоставлений гораздо сложнее установить происхождение форм рельефа на других планетах и спутниках.