En konstig egenskap på Mars ytan har hållit forskare att gissa om dess ursprung. Det är en ytavlagring av ett mineral som är vanligare inom planeterna. En ny studie visar att detta inre mineral förmodligen fördes till ytan av en forntida explosiv vulkan.
Nili Fossae ligger i Syrtis Major-regionen på Mars. Det är nära Isidis Planitia, en enorm slätt i ett slagbassäng på Mars. Nili Fossae är intressant på grund av mineralavlagringarna i området, och vad dessa avlagringar berättar om Mars. Specifikt innehåller den en stor avsättning av mineralolivinet, som vanligtvis finns i planets inre.
Frågan som denna studie försökte besvara är hur hittade olivinet vägen till ytan?
The Olivine Within
Olivine i sig är inte sällsynt eller anmärkningsvärt. Det är faktiskt den primära komponenten i jordens mantel. Det är inte sällsynt på Mars heller. Ordet olivin täcker faktiskt en grupp mineraler som är mycket lika. För en är de alla grönaktiga, vilket förklarar "oliv" i olivin.
De finns i stolliga bergarter, som i princip är kylda, stelnade lava.
Med tanke på detta kan rubriken för den här artikeln verka ganska uppenbar. Naturligtvis kom denna insättning av olivin från en vulkan. Hur kan det annars ha kommit upp till ytan från manteln? Men vetenskap handlar om detaljerna. När, exakt, i Martians historia, deponerades denna olivin av en vulkan? I vilket sammanhang hände det, och var det en del av större händelser som formade Mars? Vilken typ av vulkanisk händelse skapade den?
Dessa frågor och storleken på olivinsättning i fråga är det som gör denna studie intressant.
Studien är från Brown University i Providence, Rhode Island. Författarna är studenter Christopher Kremer och Michael Bramble och professor John Mustard, från Browns universitets avdelning för jord-, miljö- och planeten. Uppsatsen kallas "En utbredd olivinrik askuppsättning på Mars" och publiceras i tidskriften Geology.
Mineraliska nördar
Det finns en viss typ av person som är extremt intresserad av mineraler. Långt ifrån att vara en ovanlig, anti-social besatthet som bedrivs i ett avlägset hörn av ett universitetscampus, är studiet av mineraler en byggsten av planetvetenskap. Utan vår förståelse av mineraler har vi inget hopp om att sammanfoga jordens historia. Vi skulle också vara okunniga om alla andra planeter i vårt solsystem och om asteroider och meteoriter också.
När det gäller Mars kan vikten av att förstå mineraler inte betonas för mycket. De typer av mineraler vi ser, var vi ser dem och hur de kom dit är alla ledtrådar för att förstå Mars. Och när forskare upptäcker en ovanlig deponering av mineraler där, vill de veta hur det kom dit.
Martian pussel
Mars är ett pussel. Vi är ingenstans nära att slutföra den, men bit för bit börjar vi förstå den planetens historia. Specifikt vill vi veta om det någonsin var bebott, och om det ännu kan vara hem för ett mikroskopiskt liv. Dessa frågor kan inte riktigt besvaras direkt: de måste avslöjas genom att fylla i Martian-pusslet.
Denna ovanliga insättning av olivin är en av pusselbitarna.
Denna olivinuppsättning upptäcktes först 2003 och presenterades i en artikel i Science. Detta papper meddelade upptäckten av ett 30 000 kvadratkilometer stort område med cirka 30% olivin.
Området är känt för dess geologiska bildning. Det är ett område med vad som kallas grabbar. Grabens är dalar med skarpa plaskor på båda sidor, orsakade av nedåtförskjutning av markblock.
I det ursprungliga dokumentet sade författarna att "felaktig inverkan i detta område har exponerat underlag som är rika på olivin." Under åren har andra forskare kommit med andra möjliga förklaringar. Vissa har föreslagit effusiv lavaflöde. Andra har föreslagit att olivinen muddrades upp av en massiv påverkan. Kanske samma påverkan som skapade det enorma Isidisbassängen där insättningen ligger.
Denna nya studie säger att olivinet deponerades av explosiv vulkanism.
Vulkaniska explosioner
För de flesta av oss är en vulkan en vulkan. Men det finns olika typer. En typ kallas explosiv vulkanism.
"Detta är en av de mest konkreta bevisen ännu för idén att explosiv vulkanism var vanligare på tidiga Mars," sade Christopher Kremer, en doktorand vid Brown University som ledde arbetet.
Explosiv vulkanism inträffar när magma innehåller upplösta gaser som vattenånga. Den upplösta gasen skapar mycket tryck i magmaen, och när det övre berget inte kan motstå trycket exploderar det. Denna explosion skickar en enorm mängd eldig aska och lava i luften.
Eftersom explosiv vulkanism kräver vattenånga, tror forskare att den här typen av vulkan explosion hände tidigt i Mars liv, när det fanns mer vatten runt. Med tiden förlorade Mars sitt vatten och vulkanisk aktivitet skulle ha varit mindre explosiv. Det skulle ha ersatts av det som kallas effusiv vulkanism, som är mildare och får lava att flyta över ytan, snarare än att explodera i luften.
Enligt Kremer finns det massor av bevis för denna utbredda vulkanfas i Martians historia, medan bevis för den tidigare, explosiva fasen inte upptäcks så lätt, särskilt med orbitalinstrument.
"Att förstå hur viktig explosiv vulkanism var på tidigt Mars är i slutändan viktigt för att förstå vattenbudgeten i Martian magma, grundvattenöverflödet och atmosfärens tjocklek," sade Kremer.
Orbital Eyes on Mars
För tillfället måste alla forskare studera denna insättning med orbitalinstrument. Kremer och hans kollegor använde högupplösta bilder från NASAs Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) för att studera geologin i området i detalj. Som Kremer sa i ett pressmeddelande, tog de en annan tackling när de studerade området.
"Detta arbete avvecklade metodiskt från vad andra människor har gjort genom att titta på den fysiska formen på terrängen som består av denna berggrund," sade Kremer. "Vad är geometrien, tjockleken och orienteringen för de lager som utgör den. Vi konstaterade att den explosiva vulkanismen och förklaringen av askan faller i alla rätt rutor, medan alla alternativa idéer för vad denna insättning kan vara oeniga i flera viktiga avseenden med vad vi observerar från bana. ”
En av de saker som skiljer denna avsättning från andra effusiva lavaflödesområden är distributionen av själva lavan. Medan ett effusivt flöde i princip sprider flytande berg över ytan, där det skulle samlas i lågliggande områden, är denna avsättning i långa kontinuerliga lager över dalar, kratrar, kullar och andra funktioner. Enligt Kremer stämmer det mycket mer med aska som slår sig ner från ett explosivt utbrott än med lavaflödet.
Den kontinuerliga insättningen utesluter också konsekvensscenariot också. Isidis påverkan som skapade Isidis-bassängen kan inte ha skapat ett så enhetligt askskikt. Askan deponeras också ovanpå några av de funktioner som skapats av Isidis-påverkan.
Olivins tillstånd utesluter också konsekvensscenariot. Olivinet visar bevis på långvarig och utbredd kontakt med vatten. Olivinen förändrades av den kontakten, mycket mer än annan olivin på Mars. Författarna säger att det bara är vettigt om denna olivin var från askhösten, eftersom askan är mycket mer porös än andra stenar och skulle ha gjort att vattnet kan komma i kontakt med olivinet.
Kan en Rover lösa pusslet?
Det är svårt att vara helt säker på något du bara kan studera från bana. Lyckligtvis är en rover på väg så.
År 2020 lanseras NASA: s Mars 2020-rover på väg till Mars. Dess landningsplats? Jezero-krateret, som är inne i olivinutfällningen. Det finns utsatta olivinområden som är tillgängliga för rover, och det verkar säkert att 2020-rover kommer att studera den.
"Det spännande är att vi snart kommer att se om jag har rätt eller fel", sa Kremer. ”Så det är lite nervtäckande, men om det inte är en ashfall kommer det förmodligen att vara något mycket främling. Det är lika roligt om inte mer. "
"En av Mars 2020: s tio bästa upptäckter kommer att ta reda på vad den här olivinbärande enheten är," sade Mustard, Kremers rådgivare. "Det är något folk kommer att skriva och prata om länge."
När vi väl vet hur denna olivine pusselbit passar in, vet vi något om eran med explosiv vulkanism på Mars. Som förlängning kommer vi att veta något om forntida marsvatten. Som en utvidgning av det kommer vi att veta något om den forntida Martianatmosfären. Därifrån kommer vi att veta något om martans vanlighet.
Är det inte roligt?
