I ett banbrytande tillkännagivande vid den 55:e Lunar and Planetary Science Conference som hölls i The Woodlands, Texas, avslöjade forskare upptäckten av en gigantisk vulkan och ett möjligt ark av nedgrävd glaciäris i den östra delen av Mars Tharsis vulkaniska provins nära planetens ekvator.
Avbildad upprepade gånger av att ha kretsat rymdfarkoster runt Mars sedan Mariner 9 1971 - men djupt eroderad till oigenkännlighet, hade den gigantiska vulkanen gömt sig i tydligt sikte i årtionden i en av Mars mest ikoniska regioner, vid gränsen mellan den kraftigt spruckna labyrintliknande Noctis Labyrinthus (Nattens labyrint) och de monumentala kanjonerna Valles Marineris (Sjömannens dalar).
Provisoriskt betecknad "Noctis vulkan" i avvaktan på ett officiellt namn, strukturen är centrerad på 7° 35' S, 93° 55' W. Den når +9022 meter (29 600 fot) i höjd och spänner över 450 kilometer (280 miles) i bredd. Vulkanens gigantiska storlek och komplexa modifieringshistoria indikerar att den har varit aktiv under mycket lång tid. I dess sydöstra del ligger en tunn, ny vulkanisk avlagring under vilken glaciärisen troligen fortfarande finns kvar.
Denna kombinerade jättevulkan och möjliga glaciärisupptäckt är betydelsefull, eftersom den pekar på en spännande ny plats för att studera Mars geologiska evolution genom tiden, söka efter liv och utforska med robotar och människor i framtiden.
"Vi undersökte geologin i ett område där vi hade hittat resterna av en glaciär förra året när vi insåg att vi var inne i en enorm och djupt eroderad vulkan", säger Dr Pascal Lee, planetforskare vid SETI Institute och Mars Institute. baserad på NASA Ames Research Center, och huvudförfattaren till studien.
Flera ledtrådar, sammantagna, ger bort den vulkaniska naturen hos virrvarret av skiktade mesas och kanjoner i denna östra del av Noctis Labyrinthus. Det centrala toppområdet markeras av flera förhöjda mesas som bildar en båge, som når en regional höjd och sluttar neråt bort från toppområdet. De mjuka yttre sluttningarna sträcker sig ut till 225 kilometer (140 miles) bort i olika riktningar.
En caldera-rest – resterna av en kollapsad vulkankrater som en gång var värd för en lavasjö – kan ses nära mitten av strukturen. Lavaflöden, pyroklastiska avlagringar (gjorda av vulkaniska partikelmaterial som aska, aska, pimpsten och tefra) och hydratiserade mineralavlagringar förekommer i flera områden inom strukturens omkrets.
"Det här området på Mars är känt för att ha ett brett utbud av hydratiserade mineraler som spänner över en lång sträcka av Mars historia. En vulkanisk miljö för dessa mineraler hade länge misstänkts. Så det kanske inte är så överraskande att hitta en vulkan här", förklarade han. Sourabh Shubham, doktorand vid University of Marylands institution för geologi och studiens medförfattare. "På sätt och vis är den här stora vulkanen en länge eftersökt 'rökningspistol'."
Förutom vulkanen rapporterar studien upptäckten av ett stort, 5000 kvadratkilometer (1930 kvadratkilometer) område av vulkaniska avlagringar inom vulkanens omkrets, som presenterar ett stort antal låga, rundade och långsträckta, blåsliknande högar. Denna "blåsa terräng" tolkas som ett fält av "rotlösa kottar", högar som produceras av explosiv ångventilation eller ångsvällning när en tunn filt av heta vulkaniska material kommer till vila ovanpå en vatten- eller isrik yta.
För bara ett år sedan hade Lee, Shubham och deras kollega John W. Schutt identifierat de spektakulära resterna av en glaciär – eller "reliktglaciär" – genom en betydande erosionsöppning i samma vulkaniska banket i form av en ljustonad fyndighet ( LTD) av sulfatsalt med de morfologiska egenskaperna hos en glaciär.
Sulfatavlagringen, huvudsakligen gjord av jarosit, ett vattenhaltigt sulfat, tolkades ha bildats när täcket av vulkaniska pyroklastiska material kom till vila på en glaciär och reagerade kemiskt med isen. Genombrutna rotlösa kottar som identifierats i den aktuella studien visar liknande förekomster av polyhydratiserade sulfater, vilket ytterligare tyder på att det blåsiga vulkaniska täcket kan gömma ett stort ark av glaciäris under sig.
Vulkanen Noctis presenterar en lång och komplex historia av modifiering, möjligen från en kombination av sprickbildning, termisk erosion och glacial erosion. Forskare tolkar vulkanen som en stor sköld gjord av skiktade ansamlingar av pyroklastiska material, lavor och is, det senare resultatet av upprepade ansamlingar av snö och glaciärer på dess flanker genom tiden.
När sprickor och förkastningar så småningom utvecklades, särskilt i samband med upphöjningen av den bredare Tharsis-regionen där vulkanen ligger, började lavor stiga genom olika delar av vulkanen, vilket ledde till termisk erosion och avlägsnande av stora mängder begravd is och katastrofal kollaps av hela delar av vulkanen.
Efterföljande glaciationer fortsatte sin erosion, vilket gav många kanjoner i strukturen deras nuvarande distinkta form. I det här sammanhanget kan "reliktglaciären" och det eventuellt nedgrävda arket av glaciäris runt den vara rester av den senaste glaciationsepisoden som påverkar vulkanen Noctis.
Men mycket om den nyupptäckta jättevulkanen förblir ett mysterium. Även om det är tydligt att den har varit aktiv under lång tid och började byggas upp tidigt i Mars historia, är det okänt hur tidigt exakt. På samma sätt, även om det har upplevt utbrott även i modern tid, är det okänt om det fortfarande är vulkaniskt aktivt och kan få utbrott igen. Och om den har varit aktiv under mycket lång tid, kan kombinationen av ihållande värme och vatten från is ha gjort det möjligt för platsen att hysa liv?
Eftersom mysterier kring vulkanen Noctis fortsätter att förbrylla forskare, växer platsen redan fram som en spännande ny plats för att studera Mars geologiska evolution, söka efter liv och planera framtida robot- och mänsklig utforskning. Den möjliga närvaron av glaciäris på grunda djup nära ekvatorn innebär att människor potentiellt kan utforska en mindre kylig del av planeten samtidigt som de fortfarande kan utvinna vatten för hydrering och tillverkning av raketbränsle (genom att bryta ner H2 O till väte och syre).
"Det är verkligen en kombination av saker som gör vulkanplatsen Noctis exceptionellt spännande. Det är en gammal och långlivad vulkan så djupt eroderad att du kan vandra, köra eller flyga genom den för att undersöka, prova och datera olika delar av dess inre att studera Mars evolution genom tiden. Den har också haft en lång historia av värme som interagerar med vatten och is, vilket gör den till en utmärkt plats för astrobiologi och vårt sökande efter livstecken."
"Slutligen, med glaciärisen troligen fortfarande bevarad nära ytan i ett relativt varmt ekvatorialområde på Mars, ser platsen väldigt attraktiv ut för robot- och mänsklig utforskning", säger Lee.
Denna studie utfördes med hjälp av data från NASA:s Mariner 9, Viking Orbiter 1 och 2, Mars Global Surveyor, Mars Odyssey och Mars Reconnaissance Orbiter-uppdrag, samt ESA:s Mars Express-uppdrag. Särskild uppskattning uttrycks till deras instrumentteam för att de skaffat de olika datamängder som används i denna studie. Användningen av det öppna NASA Planetary Data System, Mars Quickmap, Mars Trek och Google Mars onlinedatavisualiseringsverktyg var också nyckeln för att möjliggöra studien.
Mer information: Uppsats:www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2024/pdf/2745.pdf
Tillhandahålls av SETI Institute
