Země je geologicky aktivní planeta, což znamená, že má deskovou tektoniku a vulkanické erupce, které neustaly. Tato aktivita sahá až k jádru, kde působením mezi kapalným vnějším jádrem a pevným vnitřním jádrem vzniká planetární magnetické pole. Ve srovnání s tím je Mars téměř dokonalým příkladem planety „stagnující víko“, kde geologická aktivita před miliardami let a povrch od té doby stagnuje.
Ale jak naznačují četné hory na Marsu, mezi které patří i nejvyšší ve Sluneční soustavě (Olympus Mons), planeta byla kdysi semeništěm sopečné činnosti. A podle nedávného Studie podporovaná NASA existují důkazy, že před 4 miliardami let došlo v oblasti Arabia Terra na severu Marsu k tisícům „super-erupcí“. Tyto erupce nastaly v průběhu 500 milionů let a měly drastický dopad na klima Marsu.
Výzkum, který byl nedávno zveřejněn v Geofyzikální výzkumné dopisy , vedl geolog Patrik Whelley Goddardova střediska pro vesmírné lety NASA. Připojili se k němu vědci z University of Maryland, Pennsylvania State University, USA Laboratoř aplikované fyziky Univerzity Johnse Hopkinse (JHUAPL) a poradenská firma pro geotechnické inženýrství Landau Associates .
Tento snímek pořízený kamerou Hi-RISE na sondě NASA Mars Reconnaissance Orbiter ukazuje několik pánví v Arabia Terra. Poděkování: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
Zde na Zemi mohou sopky někdy produkovat erupce, které uvolňují do vzduchu obrovské množství prachu a toxických plynů, blokují sluneční světlo a mění klima na desítky let. Když k těmto erupcím dojde, vystřelí asi 10patnáctlitry roztavené horniny a plynu prošly povrchem a rozprostřely silnou pokrývku popela až několik tisíc km od místa erupce. Místo aby za sebou zanechaly horské zbytky, sopky této velikosti se zhroutí do obří díry ('kaldery'), která může měřit desítky km v průměru.
V Arabia Terra na Marsu byla existence sedmi kalder prvními náznaky, že tato oblast mohla kdysi hostit sopky schopné supererupcí. Vědci svého času věřili, že jde o sérii impaktních pánví vytvořených asteroidy před miliardami let. V roce 2013 však tým vědců zveřejnil studii, kde navrhli, že tyto deprese byly ve skutečnosti kaldery.
Mezi některé klíčové náznaky, argumentovali, patřila skutečnost, že prohlubeň nebyla dokonale kulatá jako krátery, a velmi hluboká podlaha a kamenné lavice u stěn (známky zhroucení). Whelley a jeho tým, který zahrnoval spoluautora Alexandra Matiella Novak (vulkanolog z JHUAPL) se rozhodl tuto možnost dále prozkoumat. Ale místo toho, aby hledali samotné sopky, hledali známky popela.
Matiella Novak již používala data z Mars Reconnaissance Orbiter NASA (MRO), aby hledali známky popela jinde na Marsu. Po partnerství s Whelleym a jeho týmem začali hledat podobná data v regionu Arabia Terra. Jak Matiella Novak vysvětlila v nedávné tiskové zprávě NASA:
'V tom okamžiku jsme to tedy zvedli a řekli: „Dobře, dobře, toto jsou minerály, které jsou spojeny se změněným sopečným popelem, což již bylo zdokumentováno, takže se nyní podíváme na to, jak jsou minerály distribuovány, abychom zjistili, zda jsou postupujte podle vzoru, který bychom očekávali od supererupcí.'
Vědec NASA Goddard a hlavní autor Patrick Whelley, poblíž místa výbuchu sopky Askja v roce 1875. Kredity: Jacob Richardson/NASA Goddard
Jejich přístup staví na práci jiného výzkumného týmu, který se také dozvěděl o teorii, že povodí Arabia Terra by mohly být kaldery, a vypočítal, kde by se usadil popel z možných supererupcí v této oblasti. Podle jejich výsledků by popel putoval po větru na východ, kde by se ztenčil směrem od středu toho, co zbylo ze sopek (tj. kalder).
Použití obrázků z MRO Kompaktní průzkumný zobrazovací spektrometr pro Mars (CRISM) tým hledal známky minerálů na povrchu a ve stěnách kaňonu a kráterech stovky až tisíce km od kalder, kam by popel zanesl vítr. Nakonec identifikovali vulkanické minerály jako montmorillonit, imogolit a allofan, které byly vodou přeměněny na jíl.
Poté položili minerální data na topografickou mapu vytvořenou pomocí snímků pořízených kamerami MRO, což poskytlo trojrozměrnou topografickou mapu Arabia Terra. Z toho byl tým schopen vidět, že vrstvy popela byly v ložiscích bohatých na minerály velmi dobře zachovány, spíše než aby byly smíchány větry a vodou. Jak tým předem předpokládal, popel byl navrstven stejným způsobem, jako kdyby byly usazeniny čerstvé.
Řekl Jacob Richardson , geolog z NASA Goddard, který spolupracoval s Whelley a Novakem:
„Tehdy jsem si uvědomil, že to není náhoda, ale skutečný signál. Ve skutečnosti vidíme, co bylo předpovězeno, a to byl pro mě ten nejvzrušující okamžik. Lidé si přečtou naše noviny a řeknou: ‚Jak? Jak to mohl Mars udělat? Jak může tak malinká planeta roztavit dostatek horniny, aby mohla na jednom místě pohánět tisíce supererupcí?‘ Doufám, že tyto otázky přinesou spoustu dalšího výzkumu.“
Fotografie sopečného popela pořízená na Havaji 8. dubnačt, 2008. Kredity: USGS
Na základě objemu každé kaldery stejní vědci, kteří navrhli, že Arabia Terra byla kdysi vulkanicky aktivní, také vypočítali, kolik materiálu by bylo uvolněno každou supererupcí. Tyto informace umožnily Whelleymu a jeho kolegům vypočítat počet erupcí potřebných k produkci množství popela, které našli, a došli k závěru, že během období 500 milionů let došlo k 1000 až 2000 supererupcím.
'Každá z těchto erupcí by měla významný dopad na klima - možná uvolněný plyn zahustil atmosféru nebo zablokoval Slunce a ochladil atmosféru,' řekl Whelley. 'Modeláři marťanského klimatu budou mít co dělat, aby se pokusili porozumět dopadu sopek.'
Kromě otázky, jak tyto sopky ovlivnily marťanské klima, je zde také otázka, proč je tolik kalder soustředěno v tomto jediném regionu. Na Zemi jsou sopky schopné supererupcí rozptýleny po celé planetě a koexistují s jinými typy sopek. Mars má mnoho dalších typů sopek, jako je Olympus Mons a tři hlavní hory, které tvoří řetězec Tharsis Montes – Ascraeus Mons, Pavonis Mons a Arsia Mons.
Arabia Terra je zatím jedinou oblastí na Marsu, kde byly nalezeny důkazy o existenci supervulkánů. To vyvolává otázky, zda byly kaldery soustředěny v oblastech zde na Zemi, ale v průběhu času fyzicky erodovaly nebo se pohybovaly v důsledku deskové tektoniky. Mezitím by tento výzkum mohl také informovat budoucí hledače supervulkánů na jiných tělesech v naší sluneční soustavě.
Například Jupiterův měsíc Io je známý tím, že uvolňuje moc lávové chocholy který může dosáhnout 500 km (310 mi) do vesmíru. Existují také důkazy, že na Venuši pokračuje vulkanická činnost, což vytváří možnost, že v určitých oblastech jsou kaldery seskupené. Bude fascinující sledovat, jakou roli mohly tyto a další geologické procesy hrát ve vývoji mimozemských těles.
Další čtení: NASA , Geofyzikální výzkumné dopisy
