Вулканизм и тектоника марс кратко
Обновлено: 03.07.2024
Гора Олимп на Марсе — самый высокий объект на небесных телах изученной нами части Солнечной системы. Она такая большая, что полностью рассмотреть ее можно лишь, пролетая над планетой.
Слева — скопление из шести молодых вулканов в каньоне Копрат Часма, справа — область Марса шириной 1700 км, включающая в себя вулкан Олимп (слева сверху). Credit: NASA.
Причины вулканизма на Марсе
Вулканическая деятельность на космических объектах происходит по разным причинам. На Земле это вызвано волнением подземных литоплит. На Красной планете подобная тектоника отсутствует, а вулканы образовались в результате столкновения с массивным космическим объектом.
Удар был настолько сильным, что врезавшееся тело углубилось почти до марсианского центра, а на диаметрально противоположном полушарии появились гигантские трещины. Через них от избыточного давления стала вырываться наружу материя — так выросли местные вулканы.
Несколько определений используемых в изучении гор Марса
Сравнительное изображение вулкана Олимп на Марсе с горой Еверест и вулканом Мауна-Кеа на Земле. Credit: The Daily Research.
При определении высоты пользуются 2 терминами:
- относительная — расстояние от высшей точки до основания;
- абсолютная — превышением объекта над уровнем моря (в случае с Марсом — над нулевым уровнем, который условно принят на линии с давлением 6,1 мбар).
Гора Олимп на Марсе
Гора почти второе выше Эвереста, и это самый большой вулкан Солнечной системы. В воронку на ее вершине поместится такой мегаполис, как Бангкок, Мехико или Лондон.
Вулкан настолько огромен, что охватить его полностью взглядом с поверхности планеты невозможно — он будет выглядеть как стена из скал высотой 5-7 км, уходящая в стороны за горизонт.
Рассмотреть Олимп полностью можно только при взгляде сверху. А стоя на вершине, наблюдатель не поймет, что находится на горе: вокруг будет раскинута бесконечная поверхность, уходящая от него во все стороны.
При огромных размерах вулкан после 6-7 км от основания сравнительно плоский — человек смог бы спокойно идти по нему. Ниже объект имеет четкие, почти отвесные края, не исключено, что когда-то он омывался морем. Он и выглядит как остров, внезапно оказавшийся над водной поверхностью.
Характеристики вулкана
Среди основных параметров Олимпа:
- высота — относительная 26 км, абсолютная 21,23 км;
- диаметр в нижней части — 540 км.
Вершина
После того как активный период извержений закончился, жерло вулкана разрушилось, сейчас на его месте расположена огромная кальдера размерами 85х60 км и глубиной 3 км. Внутри кальдеры отчетливо просматривается 6 старых кратеров.
Атмосфера на вершине горы практически представляет собой вакуум — давление здесь составляет всего 2% от значения у поверхности планеты. Но даже такие условия не мешают формироваться облакам, песчаным бурям, смерчам.
Вулканизм
Долгое время вулкан считался потухшим миллиарды лет назад, однако исследования доказали, что возраст верхних слоев лавы, застывшей на его поверхности, всего 2 млн лет. Значит, в недрах горы до сих пор могут идти активные процессы, потому объект будет правильнее считать не потухшим, а спящим.
Формирование гиганта
Габариты горы, отношение ее высоты к ширине, малый уклон свидетельствуют о длительном этапе рождения и вулканической активности. Потоки изливавшихся из Олимпа расплавленных вулканических пород идентичны по параметрам вязкости земной базальтовой лаве.
Извержения марсианских вулканов были спокойными, не вызывали взрывов и лавовых фонтанов: лава покидала внутреннее пространство через жерло, медленно растекаясь по поверхности горы, а затем постепенно остывала и затвердевала.
Возраст
Считается, что возраст Olympus Mons — сотни миллионов лет, вулкан родился в Амазонский период развития Марса, для которого было характерно прекращение постоянных столкновений Красной планеты с другими космическими телами, после чего она приняла современный пустынный вид.
Где находится марсианский Олимп
Самая большая гора в Солнечной системе расположена в западной части Красной планеты, в экваториальной области. Она находится в регионе Тарсис (второе ее название Фарсида), на одноименном нагорье. Здесь сосредоточены крупнейшие местные вулканы.
Тайна вулкана Олимп на Марсе
Велика вероятность расположения под Олимпус Монс большого водоема воды.
Этот вывод позволили сделать сразу несколько деталей:
- больший уклон северо-западной стороны вулкана, что может быть объяснено наличием под застывшей лавой толстых глиняных слоев, а глина — отличное хранилище для жидкой воды, наличие запасов которой на Красной планете уже подтверждено;
- толща затвердевшей лавы и грунта сверху и возможная вулканическая активность внизу позволяют поддерживать внутри горы плюсовую температуру.
Последнее дает возможность делать предположение о наличии под поверхностью Олимпа живых организмов — аналогов земных форм жизни, существующих около геотермальных источников, на дне океана, внутри тверди планеты. Подобным организмам не нужен солнечный свет, но обязательным условием их существования является температура выше нуля.
Изучать Олимп более детально при современном уровне развития космических технологий затруднительно.
Невозможно доставить в кальдеру вулкана спускаемый аппарат, потому как техника:
- может быть разрушена песчаными бурями и сильными ветрами еще на этапе подлета к объекту;
- в настолько разряженном воздухе посадить корабль любым доступным на сегодня методом нельзя — его движение около поверхности не замедлится, существует почти 100%-ная вероятность, что станция разобьется.
Другие горы и вулканы на поверхности планеты
На нагорье Фарсида Олимп — не единственный подобный объект. Находящийся в северной части Тарсиса пологий купол Альба имеет высоту менее 7 км, но по своей площади он равен всей территории США. Последнюю активность гора проявляла более 3,5 млрд лет назад.
В южном направлении от нее расположен вулкан Арсия, он на 2 км ниже, чем самая высокая местная гора. Этот объект также относится к потухшим, однако раз в год, в начале местной зимы, над его вершиной поднимается 30-километровое облако пыли.
В 2007 г. на склонах этой горы спутник сфотографировал 7 странных отверстий. Они могли бы быть входами в пещеры — возможные прибежища для каких-либо форм марсианской жизни, если бы таковая существовала.
Кроме того, на Марсе расположены следующие горные объекты:
- вулкан Элизиум высотой почти 14 км (по другим данным — около 12,5 км);
- 14-километровая гора Павлина (Павонис);
- гора Аскрийская (Аскреус), почти не уступающая высочайшему вулкану.
Возможно, они образовались из массивных лавовых потоков, которые после извержения застывали и подвергались действию ветров. В пользу этого предположения говорит то, что мелкие горы расположены преимущественно в одном направлении, по оси движения частых бурь.
Другая теория гласит, что когда-то Олимп был намного больше по размерам, но частично разрушился и его остатки образовали элементы Ореола. Третья версия объясняет происхождение ореоловых хребтов древним сходом ледников с горы.
Общее количество гор и вулканов
На поверхности планеты можно выделить 2 протяженных горных региона — Тарсис и Элизий (Элизиум). Первый чаще причисляют к равнинам, но его средняя высота достигает 10 км над нулевым уровнем, здесь расположено 4 самых больших щитовых горы: Павонис, Арсия, Аскрийская, Олимп. В регионе Элизий, кроме одноименного вулкана, расположилось 2 купола — Гекаты и Альбор.
Марсианские горы это свидетели остывания планеты и разрушения атмосферы. Именно в процессе остывания вулканическая активность сформировала современный рельеф планеты, а метеориты, попадающие на поверхность из-за разреженности атмосферы, оставили огромное количество впадин и кратеров. Эти объекты дают возможность науке изучить и понять, каким образом произошло столь значительное изменение климата, которое привело к нынешнему состоянию планеты.
Образование гор и вулканов на Марсе
Существует несколько гипотез возникновения гор на поверхности Марсе. Одна из них соотносит процессы Марса и Земли. На Земле во время остывания планеты извергалось большое количество вулканов, этот процесс сопровождался движением тектонических плит, из-за чего магма пробивалась в разных точках одной и той же области. Так появлялись гряды, которые сегодня мы зовем хребтами.
Образование гор на Земле и на Марсе в сравнении
На Марсе горы, возможно, имеют то же происхождение. Но гравитация на планете всегда была гораздо меньше, то есть разность давления внутри ядра и на поверхности марса гораздо больше, а струи магмы вырывались выше и за счет этого марсианские горы выше земных. К тому же, на красной планете нет тектонических плит. Поэтому магма, которая в земных условиях распределялась по длине горного хребта, в условиях Марса собиралась в одном месте.
Несколько определений, используемых в изучении гор Марса
Patera – это внеземной кратер или впадина неправильной формы с неровными краями.
Большая часть патер имеет вулканическое происхождение.
Tholus – это возвышенности с пологой вершиной и невысокими склонами, аналог земных холмов.
Mons – называются возвышенности с крутыми склонами и большим количеством пещер.
Горы и вулканы на поверхности Марса
Поверхность планеты разделена на множество областей, среди которых есть регионы с интересными науке вулканами. Прежде всего, это провинция Фарсида с латинского Tharsis. Регион Тарсис – это плато, образованное наплывом магмы. В результате образовалась относительно ровная поверхность, которая представляет собой купол из застывшей магмы. Ученые предполагают, что поток магмы из вулкана был настолько мощным, что стенки жерла оплавились и остались под слоем застывшей породы.
Вулканы провинции Фарсида (регион Тарсис)
Помимо Олимпа – самой высокой горы Марса и солнечной системы в регионе Тарсис расположены три огромных вулкана: Акресус, Павонис и Арсия. Причем остальная поверхность Тарсиса достаточно плоская и представляет собой равнину, залитую застывшими потоками магмой. На склонах больших вулканов четко прослеживаются борозды и впадины, характерные для потоков магмы. Однозначно подобные следы не могли возникнуть в результате извержений грязевых гейзеров.
Акресус, Павонис и Арсия расположены примерно на одной линии. На фотографиях три вулкана вместе с Олимпом – выглядят достаточно загадочно, будто три вулкана выстроились в ряд напротив четвертого. Интересен факт, что при этом все четыре вулкана одни из самых высоких на планете.
Гора Олимп возвышается от основания на 27 км, с высокого пика невозможно различить склоны, а с равнин невидно вершины горы все, потому что ширина достигает 600 километров.
Вулкан Акресус имен высоту в 18 км над нулевой точкой и диаметр 460 км. Вулкан считается относительно молодым образованием.
Вулкан Акресус
Южнее расположен вулкан Павонис, что в переводе означает Павлин. Гора представляет собой яркую картинку слоя застывшей магмы, который выделяется на более старом слое породы региона. Павонис возвышается над средней поверхностью Марса на 14 км, а диаметр его составляет 550 км.
Вулкан Павонис (павлин)
Замыкает линейку огромных вулканов гора Арсия. Она имеет высоту в 19 км и диаметр в 435 км.
Вулкан Арсия
В дополнение к большим щитовым вулканам, Тарсис содержит ряд небольших вулканов, называемых:
- Купол Урана (Uranius Tholus) – вулкан на Марсе в поперечнике имеет размер в 61.4 км.
- Купол Керавнский (Ceraunius Tholus) – это вулкан 130 км в поперечнике, 5,5 км в высоту.
Патера Альба или самый большой вулкан по площади с максимальной высотой 6.8 км расположился в северной части региона Фарсида. Потоки извергнутой из него породы прослеживаются на расстоянии 2000 км с юга на север и на 3000 км к востоку на запад, что делает его одним из наиболее широкомасштабных вулканических объектов.
Патера Альба
Чем-то на район Тарсис похоже нагорье Элизиум. Вулканический комплекс Elysium составляет около 2000 километров в диаметре. Здесь достаточно много небольших следов вулканической активности, но вулкан всего один: Элизий, а также два Tholus: Гекаты и Альбор.
Нагорье Элизиум
Основание Гекаты Толус составляет 180 км и высота 4,8 км Склоны вулкана сильно расчленены каналами, что свидетельствует о том, что вулкан состоит из легко разрушаемого материала, такого как вулканический пепел. Он имеет единую простую кальдеру на своей вершине, которая имеет ширину 14 км и глубину 100 м.
Альбор Толус, самый южный из вулканов Элизи, составляет 150 км в диаметре и 4,1 км в высоту. Его склоны более гладкие и менее сильно покрыты кратерами, чем склоны других вулканов Элизиума.
Два нагорья: Тарсис и Элизиум представляют собой два наиболее высоких вулканических района Марса.
Земля Аравии это один из гористых районов планеты. Полностью испещренная следами вулканической активности с бороздами, выщерблинами и небольшими вулканами. Она является полной противоположности району Эллада. Последний представляет огромную впадину, в которой невозможно разглядеть ни одного вулкана, хотя следы вулканической активности в виде подтеков магмы и наростах застывшей породы, ученым обнаружить удалось.
Удивительным отсутствием высоких гор отличается равнина Эллада. Это кратер ударного происхождения в северном полушарии, здесь находятся самые глубокие впадины планеты. На равнинах есть следы магматической деятельности, но следов больших вулканов обнаружить не удалось. Хотя вполне возможно, что вершины гор были стерты при столкновении планеты с астероидом. Если сравнивать область с землей Аравией, то разница будет заметна сразу. Последняя не имеет ни одного ровного места, вся испещренная малыми вулканами и кратерами.
Отдельную область Марса представляет собой огромный кратер Гейла, диаметром 124 км. Здесь находится центральная марсианская гора Шарпа, созданная в результате смен климата. Ученые предполагают, что 3,5 миллиона лет назад здесь было озеро, которое постоянно высыхало и наполнялось водой, в результате чего берега размывались, а взвешенные частицы осаждались в центре кратера.
В кратере Гейла в центре впадины выросло видимое подтверждение осаждаемой природы некоторых гор. У горы Шарпа немало загадок: не ясно, как осаждение пород могла принести в состав горы кремнеземные материалы, тогда как это было бы возможно при извержении вулкана. Но никаких следов сейсмической активности в кратере не обнаружено: нет застывшей магмы, борозд, подтеков и провалов, которые она оставляет на пути своего движения. Гора Шарпа – это еще одна загадка красной планеты.
Общее количество гор и вулканов
На Марсе около 80 гор диаметром больше 30 километром. Самые высокие горы расположены в регионе Тарсис. В районе Элизий находится всего один вулкан и два купола. Но помимо этих равнин существуют и другие:
- Равнина Орк с 4 куполами, 1 вулканом и огромным кратером, который может являться следом от объединения нескольких вулканов в результате падения астероида.
- Область Кебрения, где находятся горы Флегра, представляющие сросшийся в одно целое хребет, несущий многочисленные свидетельства наличия воды на планете.
- Холм Хасбанда, где были найдены залежи хрома, а сама область является одним нагорьем.
К тому же, огромное количество гор так и не получило названий из-за малого размера.
Подводя итоги гипотезам образования гор на Марсе, нужно сказать: вряд ли хотя бы одна из имеющихся гипотез может объяснить полностью возникновение каждого из имеющихся объектов. Причины нужно рассматривать комплексно, проводя хронологический анализ появления тех или иных факторов. Та же возвышенность Шарпа первоначально могла появиться за счет вулканической активности, а потом расти вверх осадочными слоями, поэтому может считаться одновременно как вулканом, так и горой невулканического происхождения. Комплексный подход позволил бы глубже понять сейсмические процессы Марса. Но изучение вулканов однозначно необходимо, поскольку приносит данные о залежах полезных ископаемых в толще красной планеты.
Вулканизм на Марсе
Марс, (снизу вверх) потухшие вулканы: Гора Арсия (лат. Arsia Mons), Гора Павлина (лат.Pavonis Mons), Гора Аскрийская (лат. Ascraeus Mons)
Площадь всей поверхности Марса примерно равна площади земной суши, а его масса составляет лишь 10% массы Земли. Вулканическая активность сыграла значительную роль в формировании рельефа планеты. Возраст марсианских вулканов варьирует примерно от 3,7 до 0,5 миллиарда лет.
Марсианский вулканизм сформировал крупнейшие вулканические постройки в Солнечной системе. Одна из них — Гора Олимп, которая расположена в провинции Фарсида. Высота Олимпа — 26 км, диаметр основания — 600 км, размеры вулканической кальдеры — 85×60 км.
Часть западного полушария Марса занимает гигантский вулканический комплекс — провинция Тарсис, покрывающая до 30% поверхности планеты. Три огромных вулкана высотой до 18 км пролегают в направлении северо-восток — юго-запад, это: Гора Аскрийская, Гора Павлина, Гора Арсия. Вулканы расположены примерно в 700 км друг от друга и находятся на оси северо-восток — юго-запад, которая представляет собой объект определенного интереса.
Основное отличие марсианских вулканов от земных — это размеры: марсианские щитовые вулканы просто колоссальны. Вулкан Гора Олимп на Марсе почти в 100 раз больше по объему, чем крупнейший щитовой вулкан на Земле (Мауна-Кеа на Гавайских островах в высоту от дна океана чуть более 10 км).
По мнению геологов, одной из причин гигантских размеров вулканов на Марсе является отсутствие тектоники плит. Марсианская кора не перемещается по верхней мантии, как на Земле, поэтому лава из одного жерла может изливаться на поверхность в течение миллиарда лет, формируя вулканические постройки высотой в десятки километров. На Земле этот процесс исчисляется всего несколькими миллионами лет.
Активного вулканического извержения (или косвенных признаков его) на поверхности Марса до настоящего времени не зафиксировано. В 2004 году орбитальный аппарат Mars Express сделал снимки лавовых потоков, которые, по мнению учёных, появились на поверхности около двух миллионов лет назад. Авторы исследования полагают, что вулканическая активность на Марсе возможна и в настоящее время.
Маринер 9 изображение Аскрей Монс. [1] Это одно из первых изображений, показывающих, что на Марсе есть большие вулканы.
"> Воспроизвести медиа
Вулканическая активность, или вулканизм, сыграл значительную роль в геологический эволюция Марс. [2] Ученым известно со времен Маринер 9 миссия 1972 года показала, что вулканические образования покрывают большую часть поверхности Марса. Эти функции включают обширные лава потоки, обширные лавовые равнины, и крупнейшие известные вулканы в Солнечная система. [3] [4] Марсианские вулканические образования имеют возраст от Ноахиан (> 3,7 миллиарда лет) до позднего Амазонка ( [5] и некоторые предполагают, что это, вероятно, так и сейчас. [6] [7] [8] Обе земной шар и Марс большой, дифференцированный планеты построен из аналогичных хондритовый материалы. [9] Многие из тех же магматический процессы, происходящие на Земле, также происходили на Марсе, и оба планеты достаточно похожи по составу, чтобы их можно было назвать одинаковыми Магматические породы и минералы.
Вулканизм - это процесс, при котором магма из недр планеты поднимается через корка и извергается на поверхность. Изверженные материалы состоят из расплавленной породы (лава), горячий осколочный мусор (тефра или ясень), и газы. Вулканизм - это основной способ высвобождения внутреннего тепла планетами. Извержения вулканов производят характерные формы рельефа, камень типы и местности которые дают представление о химическом составе, тепловое состояние, и история недр планеты. [10]
Магма представляет собой сложную высокотемпературную смесь расплавленных силикаты, приостановленный кристаллы, и растворенные газы. Магма на Марсе, вероятно, поднимается таким же образом, как и на Земле. [11] Поднимается через нижнюю корку в диапирический тела менее плотные, чем окружающий материал. Когда магма поднимается, она в конечном итоге достигает областей с более низкой плотностью. Когда плотность магмы совпадает с плотностью вмещающей породы, плавучесть нейтрализуется, и тело магмы останавливается. На этом этапе может образоваться магматическая камера и распространились по горизонтали в сеть дамбы и подоконники. Впоследствии магма может остыть и затвердеть, образуя интрузивные магматические тела (плутоны). По оценкам геологов, около 80% магмы, образующейся на Земле, останавливается в коре и никогда не достигает поверхности. [12]
Схематические диаграммы, показывающие принципы фракционной кристаллизации в магма. При охлаждении состав магмы изменяется, поскольку из расплава кристаллизуются различные минералы. 1: оливин кристаллизуется; 2: оливин и пироксен кристаллизоваться; 3: пироксен и плагиоклаз кристаллизоваться; 4: плагиоклаз кристаллизуется. На дне резервуара магмы находится кумулировать рок формы.
На меньших глубинах коры литостатическое давление на теле магмы уменьшается. Пониженное давление может вызвать появление газов (летучие вещества), такие как двуокись углерода и водяной пар, чтобы раствориться из расплава в пену из пузырьков газа. В зарождение пузырьков вызывает быстрое расширение и охлаждение окружающего расплава, образуя стеклянные осколки, которые могут взорваться, когда тефра (также называемый пирокластика). Мелкозернистую тефру обычно называют вулканический пепел. Будет ли вулкан извергаться взрывом или извержением в виде текучей лавы, зависит от состава расплава. Фельзические магмы андезитовый и риолитовый композиция имеет тенденцию к взрывному извержению. Они очень вязкий (густой и липкий) и богат растворенными газами. С другой стороны, основные магмы имеют низкое содержание летучих веществ и обычно интенсивно извергаются, когда базальтовый потоки лавы. Однако это только обобщения. Например, магма, которая внезапно вступает в контакт с грунтовыми или поверхностными водами, может сильно извергаться в результате паровых взрывов, называемых гидромагматическими (фреатомагматический или же фреатический) высыпания. Извергающиеся магмы также могут вести себя по-разному на планетах с различным внутренним составом, атмосферой и атмосферой. гравитационные поля.
Читайте также: