Mars Express les eldfjallasögu rauðu reikistjörnunnar
Sævar Helgi Bragason
29. apr. 2012
Fréttir
Rannsóknir Mars Express geimfars ESA hafa gert evrópskum vísindamönnum kleift að skyggnast undir risaeldfjöll rauðu reikistjörnunnar.
Rannsóknir Mars Express geimfars ESA á þyngdarsviði Mars hafa gert evrópskum vísindamönnum kleift að skyggnast undir risaeldfjöll rauðu reikistjörnunnar. Mælingarnar varpa ljósi á myndunarsögu eldfjallanna og sýna að kvikan sem úr þeim rann varð eðlisþyngri með tímanum og að þykkt stinnhvolfsins á Þarsissvæðinu er breytileg.
Þekking okkar á yfirborði Mars hefur tekið stakkaskiptum undanfarna áratugi þökk sé ýmsum gervitunglum og lendingarförum. En til að fá nákvæmari mynd af sögu reikistjörnunnar þarf að skyggnast dýpra undir yfirborðið. Það er hægt með ratsjármælingum eða mælingum á þyngdartogi reikistjörnunnar á geimfar. Því miður berast ratsjármerki ekki í gegnum hraunfláka, auk þess sem hrjúfu svæðin í kringum eldfjöllin eru óaðgengileg lendingarförunum. Því eru þyngdarmælingar eina leiðin sem við höfum til að afla upplýsinga um það sem leynist undir risaeldfjöllunum á Mars.
Vísindamennirnir beindu sjónum sínum sérstaklega að Þarsisbungunni, 7 km hárri sléttu sem nær yfir einn fimmta af reikistjörnunni. Á Þarsisbungunni eru þrjú risaeldfjöll — Arsiafjall, Pavonisfjall og Ascraeusfjall — sem liggja í beinni línu með jöfnu millibili og saman eru kölluð Þarsisfjöllin. Skammt frá er Ólympusfjall, hæsta fjall sólkerfisins, um 25 km hátt en Þarsisfjöllin eru örlítið lægri. Talið er að eldvirkni hafi hafist á svæðinu fyrir um 3,6 milljörðum ára og að síðustu gos hafi orðið fyrir aðeins um 100 til 250 milljónum ára.
Mars Express geimfar ESA, Geimvísindastofnunar Evrópu, hefur hringsólað um Mars frá árinu 2003. Geimfarið er á ílangri pólbraut og kemst næst reikistjörnunni í 270 km hæð yfir yfirborðinu.
Stærð Þarsisfjallanna er slík að þau togar fastar í Mars Express þegar það flýgur yfir þau en önnur svæði á Mars. Með því að fylgjast náið með Dopplerhrifum í útvarpsmerkjum frá geimfarinu er hægt að mæla hve mikið þetta frávik er. Og út frá frávikinu er hægt að finna út hvað leynist undir yfirborðinu.
Þyngdarmælingarnar sýna að eldfjöllin eru að langmestu úr basalt, rétt eins og stærstur hluti yfirborðs Mars. Það kemur heim og saman við rannsóknir á loftsteinum frá Mars sem fallið hafa til jarðar og telst vart til tíðinda.
En mælingarnar sýna líka hvernig kvikan þróaðist samhliða upphleðslu Þarsisfjallanna. Í fyrstu var kvikan fremur eðlislétt andesítkvika (sambærileg þeirri sem upp kom í gosinu í Eyjafjallajökli 2010) en síðar lagðist þyngri basaltkvika ofan á.
Ascraeusfjall sker sig úr því svo virðist sem eðlisþyngd kvikunnar hafi minnkað á síðari stigum, þ.e. kvikan orðið súrari eftir því sem á leið, svo efsti hluti fjallsins er úr eðlisléttri kviku eins og andesíti.
„Þetta, auk hæð fjallanna, segir okkur til um aldur þeirra: Arsíafjall er elst, Pavonisfjall næstelst og Ascraeusfjall yngst“ segir Mikael Beuthe sem starfar við Konunglegu belgísku stjörnustöðina og er aðalhöfundur greinar um rannsóknina sem birtist í tímaritinu Journal of Geophysical Research.
Þessar upplýsingar renna stoðum undir þá kenningu að Þarsisfjöllin hafi orðið til koll af kolli út frá einum möttulsstróki. Með tímanum færðist möttulsstrókurinn hægt og bítandi til hliðar og myndaði hvert hinn þriggja Þarsisfjalla um leið og kvikan þróaðist. Þetta er andstætt því sem gerist á jörðinni þar sem jarðskorpuflekar færast yfir staðbundna möttulsstróka svo til verða eldfjallakeðjur eins og Hawaiieyjar og Ísland. Á Mars eru engar flekahreyfingar.
Gögnin sýna líka að rætur allra eldfjallanna á Þarsis, fyrir utan Ólympusfjalls, eru úr eðlisþungri kviku, líklega kvikuinnskotum. Skortur á slíkum rótum undir Ólympusfjalli bendir til að það hafi hlaðist upp á mjög stinnri skorpu en að hin stóru eldfjöllin hafi að hluta til sokkið ofan í mýkra stinnhvolf. Þetta eru óvæntar niðurstöur sem benda til að breytingar hafi orðið á hitauppstreyminu í möttlinum þegar Ólympusfjall og hin eldfjöllin hlóðust upp og að þykkt stinnhvolfsins á Þarsis sé breytileg.
Erfitt er að útskýra hvers vegna svo er því öll eldfjöllin tóku að myndast fyrir um 3,6 milljörðum ára þegar hitaflæðið úr möttlinum var mun meira og stinnhvolfið þar af leiðandi mýkra.
„Þessar niðurstöður sýna að jarðeðlisfræðileg gögn um innviði Mars eru lykillinn að skilningi á þróun reikistjörnunnar“ segir Olivier Witasse, verkefnisstjóri Mars Express hjá ESA. „Í framtíðinni væri hægt að kanna innviði Mars betur með því að setja upp net lítilla lendingarfara sem mæla skjálftavirkni samtímis.“
Tenglar
Tengiliður
Sævar Helgi Bragason
Stjörnufræðivefnum
Sími: 896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESA
Tengdar myndir
Mars Express geimfarið á sveimi um reikistjörnuna Mars. Mynd: ESA, C. Carreau
Hæðarkort af Þarsisbungunni á Mars. Hvítur litur táknar hæstu svæðin en blár lægstu. Mars Express geimfar ESA hefur varpað ljósi á myndunarsögu eldfjallanna á Þarsis og misþykkt stinnhvolfsins undir þeim. Mynd: NASA/JPL-Caltech
Mars Express les eldfjallasögu rauðu reikistjörnunnar
Sævar Helgi Bragason 29. apr. 2012 Fréttir
Rannsóknir Mars Express geimfars ESA hafa gert evrópskum vísindamönnum kleift að skyggnast undir risaeldfjöll rauðu reikistjörnunnar.
Rannsóknir Mars Express geimfars ESA á þyngdarsviði Mars hafa gert evrópskum vísindamönnum kleift að skyggnast undir risaeldfjöll rauðu reikistjörnunnar. Mælingarnar varpa ljósi á myndunarsögu eldfjallanna og sýna að kvikan sem úr þeim rann varð eðlisþyngri með tímanum og að þykkt stinnhvolfsins á Þarsissvæðinu er breytileg.
Þekking okkar á yfirborði Mars hefur tekið stakkaskiptum undanfarna áratugi þökk sé ýmsum gervitunglum og lendingarförum. En til að fá nákvæmari mynd af sögu reikistjörnunnar þarf að skyggnast dýpra undir yfirborðið. Það er hægt með ratsjármælingum eða mælingum á þyngdartogi reikistjörnunnar á geimfar. Því miður berast ratsjármerki ekki í gegnum hraunfláka, auk þess sem hrjúfu svæðin í kringum eldfjöllin eru óaðgengileg lendingarförunum. Því eru þyngdarmælingar eina leiðin sem við höfum til að afla upplýsinga um það sem leynist undir risaeldfjöllunum á Mars.
Vísindamennirnir beindu sjónum sínum sérstaklega að Þarsisbungunni, 7 km hárri sléttu sem nær yfir einn fimmta af reikistjörnunni. Á Þarsisbungunni eru þrjú risaeldfjöll — Arsiafjall, Pavonisfjall og Ascraeusfjall — sem liggja í beinni línu með jöfnu millibili og saman eru kölluð Þarsisfjöllin. Skammt frá er Ólympusfjall, hæsta fjall sólkerfisins, um 25 km hátt en Þarsisfjöllin eru örlítið lægri. Talið er að eldvirkni hafi hafist á svæðinu fyrir um 3,6 milljörðum ára og að síðustu gos hafi orðið fyrir aðeins um 100 til 250 milljónum ára.
Mars Express geimfar ESA, Geimvísindastofnunar Evrópu, hefur hringsólað um Mars frá árinu 2003. Geimfarið er á ílangri pólbraut og kemst næst reikistjörnunni í 270 km hæð yfir yfirborðinu.
Stærð Þarsisfjallanna er slík að þau togar fastar í Mars Express þegar það flýgur yfir þau en önnur svæði á Mars. Með því að fylgjast náið með Dopplerhrifum í útvarpsmerkjum frá geimfarinu er hægt að mæla hve mikið þetta frávik er. Og út frá frávikinu er hægt að finna út hvað leynist undir yfirborðinu.
Þyngdarmælingarnar sýna að eldfjöllin eru að langmestu úr basalt, rétt eins og stærstur hluti yfirborðs Mars. Það kemur heim og saman við rannsóknir á loftsteinum frá Mars sem fallið hafa til jarðar og telst vart til tíðinda.
En mælingarnar sýna líka hvernig kvikan þróaðist samhliða upphleðslu Þarsisfjallanna. Í fyrstu var kvikan fremur eðlislétt andesítkvika (sambærileg þeirri sem upp kom í gosinu í Eyjafjallajökli 2010) en síðar lagðist þyngri basaltkvika ofan á.
Ascraeusfjall sker sig úr því svo virðist sem eðlisþyngd kvikunnar hafi minnkað á síðari stigum, þ.e. kvikan orðið súrari eftir því sem á leið, svo efsti hluti fjallsins er úr eðlisléttri kviku eins og andesíti.
„Þetta, auk hæð fjallanna, segir okkur til um aldur þeirra: Arsíafjall er elst, Pavonisfjall næstelst og Ascraeusfjall yngst“ segir Mikael Beuthe sem starfar við Konunglegu belgísku stjörnustöðina og er aðalhöfundur greinar um rannsóknina sem birtist í tímaritinu Journal of Geophysical Research.
Þessar upplýsingar renna stoðum undir þá kenningu að Þarsisfjöllin hafi orðið til koll af kolli út frá einum möttulsstróki. Með tímanum færðist möttulsstrókurinn hægt og bítandi til hliðar og myndaði hvert hinn þriggja Þarsisfjalla um leið og kvikan þróaðist. Þetta er andstætt því sem gerist á jörðinni þar sem jarðskorpuflekar færast yfir staðbundna möttulsstróka svo til verða eldfjallakeðjur eins og Hawaiieyjar og Ísland. Á Mars eru engar flekahreyfingar.
Gögnin sýna líka að rætur allra eldfjallanna á Þarsis, fyrir utan Ólympusfjalls, eru úr eðlisþungri kviku, líklega kvikuinnskotum. Skortur á slíkum rótum undir Ólympusfjalli bendir til að það hafi hlaðist upp á mjög stinnri skorpu en að hin stóru eldfjöllin hafi að hluta til sokkið ofan í mýkra stinnhvolf. Þetta eru óvæntar niðurstöur sem benda til að breytingar hafi orðið á hitauppstreyminu í möttlinum þegar Ólympusfjall og hin eldfjöllin hlóðust upp og að þykkt stinnhvolfsins á Þarsis sé breytileg.
Erfitt er að útskýra hvers vegna svo er því öll eldfjöllin tóku að myndast fyrir um 3,6 milljörðum ára þegar hitaflæðið úr möttlinum var mun meira og stinnhvolfið þar af leiðandi mýkra.
„Þessar niðurstöður sýna að jarðeðlisfræðileg gögn um innviði Mars eru lykillinn að skilningi á þróun reikistjörnunnar“ segir Olivier Witasse, verkefnisstjóri Mars Express hjá ESA. „Í framtíðinni væri hægt að kanna innviði Mars betur með því að setja upp net lítilla lendingarfara sem mæla skjálftavirkni samtímis.“
Tenglar
Mars á Stjörnufræðivefnum
Þarsisbungan á Stjörnufræðivefnum
Tengiliður
Sævar Helgi Bragason
Stjörnufræðivefnum
Sími: 896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESA
Tengdar myndir