Ciało niebieskie, które uderzyło w północną półkulę Marsa, mogło mieć średnicę większą od księżyca Plutona – Charona. W artykule opublikowanym w listopadzie w czasopiśmie naukowym „Communications Earth & Environment” badacze wracają do wcześniejszych obserwacji.
Według nich 4,5 miliarda lat temu, bolid o średnicy szacowanej na 1600 do 2700 kilometrów uderzył w powierzchnię Marsa z prędkością 21–36 tys. km/godz., pod kątem 30–60 stopni. Prawie zniszczył planetę. Utworzyło to gigantyczny basen uderzeniowy, czyli basen Borealis.
– Nasze badania rozpoczęliśmy przypadkowo, analizując bardzo wysokiej rozdzielczości zdjęcia dwóch najgłębszych obszarów wielkiego marsjańskiego kanionu Valles Marineris. Były to nieinterpretowane do tej pory zdjęcia. Uzupełniliśmy je modelem topograficznym z dokładnością do 1 metra – wyjaśnia współautor badań dr Daniel Mège z Centrum badań kosmicznych PAN.
Dlaczego Mars jest asymetryczny?
Zdjęcia zostały wykonane przez teleskop HiRISE, zamontowany na satelicie NASA Mars Reconnaissance Orbiter. Analizując je, naukowcy dostrzegli na obszarze kilkudziesięciu kilometrów kwadratowych złożony system deformacji. Tego typu deformacje mogą rozwinąć się tylko w głębi skorupy, na głębokości kilku kilometrów. Tam temperatura wynosi kilkaset stopni, czyli jest wystarczająco wysoka, aby zacząć czynić skałę rozciągliwą.
Widok części strefy ścinania Hebes Chasma w kanionie Valles Marineris na Marsie. Zdjęcie wykonała kamera CaSSIS umieszczona na sondzie Trace Gas Orbiter (TGO). Duży wkład w projekt i budowę CaSSIS mieli polscy inżynierowie / fot. ESA/Roskosmos/CaSSIS
Ten rodzaj deformacji określa się mianem strefy ścinania. Na Ziemi tego typu struktury zostały zauważone na granicach dawnych płyt tektonicznych, m.in. w Kanadzie, Australii czy w Finlandii. Ale do tej pory nikt nie dostrzegł ich na Marsie.
Ma to związek z brakiem ruchów tektonicznych na Marsie, przez co tego typu struktury są ukryte głęboko pod powierzchnią. Ale gigantyczny kanion Valles Marineris, którego głębokość w niektórych miejscach przekracza nawet 10 kilometrów, pozwala zajrzeć w głąb skorupy Marsa.
Zdaniem badaczy długie wiązki spękań o niewyjaśnionym pochodzeniu na północ od Valles Marineris mogą być wynikiem tzw. reaktywacji ścinania. Trzy bardzo stare pasma górskie w pobliżu Valles Marineris, na płaskowyżu Ophir, rozciągające się równolegle do granicy basenu Borealis, można uznać za pierścienie powstałe w wyniku uderzenia.
Interesującym odkryciem jest też długi pas brekcji tektonicznej, gdzie niektóre bloki mają wymiary sięgające stu metrów. Tylko bardzo silne uderzenia meteorytów mogły uwolnić energię niezbędną do takiego rozdrobnienia skał.
– Wiemy, że ta deformacja jest bardzo stara, ponieważ obszar jest pokryty lawą datowaną na 3,4 miliarda lat. Ponadto upadki meteorytów, które mogą spowodować uderzenie tej wielkości, są dziś niezwykle rzadkie. Były natomiast częste w czasie formowania się Układu Słonecznego – twierdzą badacze.
Deformacje Czerwonej Planety
Ostatnia część tej marsjańskiej układanki dotyczy danych z sejsmometru misji InSight, zarejestrowanych 25 sierpnia 2021 r. Instrument wykrył trzęsienie ziemi, którego lokalizacja obejmuje zidentyfikowaną strefą ścinania. Jest zatem możliwe, że skorupa marsjańska na skraju basenu Borealis jest nadal aktywna.
– Aby określić skład zdeformowanej skały, wykorzystaliśmy dane ze spektrometru CRISM misji Mars Reconnaissance Orbiter. A także nową metodę nieliniowego mieszania widm minerałów uzyskanych laboratoryjnie, w tym przypadku w bliskiej podczerwieni. Analizy przeprowadzone tą metodą pokazują, że skała jest ciemną skałą magmową, typu gabro, w której krążyły płyny hydrotermalne. Substancje w stanie gazowym i ciekłym przemieszczały się przez pęknięcia skały pod wpływem ciśnienia i temperatury, prowadząc do powstania ciekawych mineralizacji, głównie siarczanów. Tego typu mineralizacje, zwłaszcza w połączeniu z odkrytym typem deformacji, mogą świadczyć o obecności tam złóż metali, w tym metali rzadkich – wyjaśnia dr Joanna Gurgurewicz z CBK PAN.
W czasie formowania się Marsa około 4,5 miliarda lat temu, nie brakowało wody w skorupie tej planety. Ale pod wpływem ciepła uwolnionego przez uderzenie, uruchomienie cyrkulacji hydrotermalnej było nieuniknione – twierdzą badacze.
Poszukiwania śladów marsjańskiego prażycia
Istniejące modele pokazują, że te zjawiska hydrotermalne mogły trwać przez miliony lat. A trwająca tak długo stabilność środowisk hydrotermalnych jest obecnie uważana za klucz do powstania życia. Systemy hydrotermalne powstałe w skorupie marsjańskiej w wyniku uderzenia Borealis pozwoliłyby na wytworzenie i utrzymanie cząsteczek organicznych w korzystnych warunkach.
Zupełne innych, niż wrogie i zmienne warunki klimatyczne na powierzchni globu. Tam cząsteczki organiczne byłyby na łasce ekstremalnych zmian temperatury, wilgotności, wiatru lub promieniowania słonecznego i galaktycznego.
Opublikowaną analizę wykonał międzynarodowy zespół badaczy w składzie:
- dr Joanna Gurgurewicz i dr hab. Daniel Mège z CBK PAN,
- prof. Frédéric Schmidt z Université Paris-Saclay,
- dr Sylvain Douté z Université Grenoble Alpes,
- dr Benoit Langlais z Université Nantes Angers Le Mans.
Źródło: Communications Earth & Environment.
