Gravitační měření sondy Mars Express nám vykreslují vulkanickou historii Rudé planety

Experiment s rádiovým signálem na sondě Mars Express.
26 duben 2012

Pět let mapování gravitace sondy Mars Express u Rudé planety nám nabízí zcela unikátní pohled na to, co leží pod jejími největšími vulkány. Měření ukazují, že láva místy houstne a že tloušťka vnějších vrstev planety se v oblasti Tharsis různě mění.

Měření byla uskutečněna ve chvíli, kdy byl Mars Express ve výšce 275 až 330 kilometrů nad „vyboulenou“ vulkanickou oblastí Tharsis. Pro přesnější interpretaci byla doplněna o data ze sondy NASA MRO (Mars Reconnaissance Orbiter).

Součástí „vyboulené“ oblasti Tharsis je hora Olympus Mons – s výškou 21 kilometrů největší známá sopka ve sluneční soustavě – a tři menší hory Tharsis Montes, které jsou rovnoměrně rozloženy v řadě.

Domníváme se, že oblast byla vulkanicky aktivní ještě před nějakými 100 až 250 milióny let. Což je z geologického hlediska relativně nedávno.

Velká hmota sopek způsobuje nepatrné „zhoupnutí“ v trajektorii letu sondy Mars Express ve chvíli, kdy nad nimi přelétá. Tyto odchylky jsou měřitelné ze Země s pomocí sledování rádiového signálu a následně přepočítány do měření hustoty hmoty v různých oblastech pod povrchem Marsu.

Trojice sopek Tharsis Montes, vedle pak Olympus Mons.

Celkově tato vysoká hustota horniny v oblasti sopek odpovídá svým složením bazaltu, který známe z mnoha martovských meteoritů dopadlých na Zemi.

Nově naměřená data také ukazují, jak se měnila hustota lávy při vzniku sopek Tharsis Montes. Jejich základem se stala lehčí andesitická láva, která se formuje za přítomnosti vody. Ta byla později překryta těžší vrstvou basaltické lávy, která vytváří viditelnou část pláště planety Mars.

„Pokud si porovnáme naměřená data a dáme je do souvislosti s různou výškou sopek, dospějeme k názoru, nejstarší z nich je Arsia Mons, po ní se zformovala Pavonis Mons a úplně na konec Ascraeus Mons,” uvádí Mikael Beuthe z Královské observatoře v Belgii, který je hlavním autorem článku publikovaného v časopise Journal of Geophysical Research.

Na sopce Ascraeus Mons ovšem poklesla později hustota lávy, takže její vrcholek má hustotu nejnižší.

Tento postupný vznik tří sopek si lze vysvětlit silným zdrojem tepla pod povrchem, který vyvedl na povrch skrze silně viskózní komín rozžhavenou horninu. Onen zdroj tepla se přitom postupně posouval a umožnil tak vznik každé ze tří sopek Tharsis Montes. Je to přitom přesně opačný proces, než na Zemi, kde řetězce sopek – jako například Havajské ostrovy – vznikají tak, že se desky zemské kůry pohybují nad statickým proudem rozžhavené horniny.

Topografie sopky Olympus Mons.

Data ze sondy Mars Express také ukazují na sílu litosféry – nejsvrchnější vrstvy planety – a ukazují překvapivé rozdíly mezi kopci Olympus Mons a Tharsis Montes. Tři menší sopky totiž vykazují mnohem vyšší hustotu horniny, než podzemní „základy“ Olympus Mons.

Tyto základy přitom mohou být hustými „kapsami“ ztuhlé lávy nebo pradávnou podzemní sítí komor s magmatem.

„Absence hustých základů pod Olympus Mons naznačuje, že sopka vznikla na velmi tuhé litosféře – zatímco ostatní sopky se částečně zanořily do měkké litosféry,“ doplňuje spoluautorka výše zmíněného článku Veronique Dehant, také z Královské observatoře v Belgii. „To nám napovídá, že zde byly velké odchylky v tepelném toku v plášti planety v době, kdy docházelo k formování těchto útvarů.“

Zatímco tři sopky Tharsis Montes sedí na vrcholu „vybouleniny“ Tharsis, samotný Olympus Mons stojí na jejím okraji: větší tloušťka vrstvy ve středu tak mohla fungovat jako izolace vedoucí k nárůstu teploty, což by následně vytvořilo měkčí litosféru. Stoupající magma tak narazila na silnější vrstvy, zatímco magma formující Olympus Mons stoupala skrze starší vrstvy tvořící oblast Tharsis – to by mohlo vysvětlovat rozdíly v hustotě materiálu pod jednotlivými sopkami.

„Tato měření ukazují, že data z interiéru Marsu jsou klíčová pro pochopení vývoje Rudé planety,“ uvádí projektový vědec mise Mars Express v ESA Olivier Witasse. „Jednou z možných budoucích misí by tak mohla být flotila malých přistávacích modulů, které by souběžně měřily seismickou aktivitu, abychom lépe pochopili vnitřní strukturu planety.“

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.