A bolygókutatók hosszú évtizedekig azt hitték, hogy a Mars geológiailag halott. Mivel a bolygó kisebb a Földnél, úgy vélték, hogy a kialakulása után gyorsabban hűlt ki saját planétánknál. Így bár egy ideig nagyon intenzív vulkanikus tevékenység folyt rajta, ahogy a belső hőmérséklet fokozatosan csökkent, a bolygó geológiai aktivitása is mérséklődött, így egyre kevesebb volt a vulkánkitörés és a marsrengés.
A legfrissebb eredmények azonban cáfolják ezt az elképzelést. Nagyon úgy tűnik, hogy a Mars legfeljebb csak részben halott, vannak azonban olyan régiói, amelyek a mai napig hajlamosak a rengésekre, sőt enyhe vulkanikus tevékenységet is mutattak egészen a közelmúltig, és talán jelenleg is.
Több Mars-küldetés adatait áttekintve bolygókutatók egy csoportja arra a következtetésre jutott, hogy a bolygó köpenyében felfelé áramló, hatalmas, forró anyagoszlopok nyomhatják alulról a kérget.
Ez a nyomás megrepeszti a felszínt, és tektonikus aktivitást okoz. Az egyik ilyen valószínűsített köpenyhőoszlop valószínűleg viszonylag új fejlemény a Mars belsejében. A jelenség pedig a marsi talaj mélyén esetlegesen megbújó életre is hatással lehet. A Mars geológiai aktivitásától értekező tanulmány a Nature Astronomy című folyóiratban jelent meg.
Friss aktivitás?
A Mars egykori intenzív vulkanizmusának számos nyilvánvaló nyoma van. A felszínen a mai napig találhatók ősi vulkáni maradványok, köztük az Olympus Mons nevű hegy: ez a monstrum több mint 600 kilométer átmérőjű és 21 kilométerrel magasodik a bolygó átlagos felszíni magassága fölé, vagyis körülbelül két és félszer olyan magas, mint a Mount Everest. Bár a Mars más vulkánjai ennél jelentősen kisebbek, több közülük így is hatalmas, és közös jellemzőjük, hogy nagyon régiek.
A marsi intenzív vulkanizmus a bolygó egymilliárd éves kora előtt kezdődött, és legnagyobb vulkánjai ezt követően nagyjából egymilliárd éven át voltak aktívak. Utána a globális vulkanizmus megszűnt. Az Olympus Monson vannak ugyan bizonyítékok olyan lávafolyásokra, amelyek mindössze néhány millió évvel ezelőtt képződtek, de ezek valószínűleg kis területekre kiterjedő, szórványos események lehettek. Körülbelül hárommilliárd évvel ezelőttre a Marson véget ért az aktív vulkanizmus korszaka. Ez nagyon korainak számít, hiszen a Földön például a legtöbb aktív vulkán kevesebb mint egymillió éves.
Egészen a közelmúltig a tudósok úgy vélték, hogy ezzel véget is ért a vörös bolygó vulkanizmusának története. A Mars körül keringő űrszondák azonban nemrég olyan nagy felbontású felvételeket készítettek, amelyek azt mutatják, hogy az utolsó fejezet még jelenleg sem zárult le. A Cerberus Fossaenak nevezett régióban nagyszámú repedés látható a felszínen (a fossae árkokat vagy hasadékokat jelent), és ezek egyike mellett több tucat kilométer hosszan sötét anyagcsíkok húzódnak. Az űrből végzett mérések azt mutatják, hogy az anyagcsíkok tele van piroxénnel, egy olyan ásványi anyaggal, amely a robbanékony vulkanikus eseményekhez, az úgynevezett piroklasztikus folyamokhoz kapcsolódik.
Meglepő módon ezek a kiáramlások mindössze néhány tízezer évvel ezelőtt történhettek a mérések alapján. Ez pedig annyira friss keletkezést jelent, ami azt sugallja, hogy a felszín alatti részek akár jelenleg is aktívak lehetnek.
Forró áramlatok
Az eredményeket megerősítette a NASA InSight leszállóegysége is, amely 2018-ban landolt a Marson az Elysium Planitia nevű régióban, nagyjából 1600 kilométerre a Cerberus Fossaetől. A Mars felszíne alatt zajló folyamatok mérését célzó küldetés során egy szeizmográf is üzembe állt bolygószomszédunkon, amely az elmúlt évek során több száz kisebb marsi rengést észlelt, és jó néhány olyat is, amelyek energiája közepes vagy nagy volt. A nagyobb rengések túlnyomó többsége a jelek szerint a Cerberus Fossae irányából érkezett. Ami erős bizonyíték arra, hogy a marsi köpeny mégsem teljesen halott.
A Nature Astronomy oldalain nemrég megjelent tanulmányban a szakértők a Mars ezen régiójára összpontosítottak. A bolygó felszínének nagy részén olyan jellegzetes földtani képződmények, például olyan gerinccsoportok figyelhetők meg, amelyek akkor keletkeznek, amikor a bolygó kérge lehűlés közben összehúzódott. Az Elysium Planitia azonban egy kiemelkedés a felszínen: bizonyíték a kéreg megnyúlására, ahogy a helyi terület tágult, miközben a környező részek összehúzódtak. A Cerberus Fossaet alkotó repedések olyan hasadékok, amelyeknél a kéreg e tágulás miatt széthasadt. A szakértők azt is megmutatták, hogy a sok millió évvel ezelőtt keletkezett becsapódási kráterek aljának dőlésszöge pedig arra utal, hogy ez a kiemelkedés viszonylag fiatal keletkezésű.
Mindezek a bizonyítékok köpenyhőoszlopok létére utalnak. Ezek képződése hasonló elvek szerint alakul, mint vízforraláskor a folyadék áramlása: a forró anyag felemelkedik, a hideg pedig lesüllyed – ezt az áramlást konvekciónak nevezzük. A bolygó magja forró, a felette lévő köpeny pedig valamivel hűvösebb, így a forró anyag alulról felemelkedik.
Még különösebb az egészben, hogy a Mars esetében a köpeny nagy része valójában szilárd. A konvekció ugyanakkor szilárd köpenyben is működhet. A köpeny nagy részét alkotó szilikátok kristályos szerkezetűek, és ebben a szerkezetben lehetnek hibák és törések. A mélyen a föld alatt uralkodó hatalmas nyomás hatására az alul lévő anyag atomjai felfelé áramolva kitölthetik ezeket a repedéseket a szerkezetben – ezt diszlokációs vetődésnek nevezik a szakértők. Ily módon mégis megvalósulhat a felfelé áramlás, bár rendkívül lassú folyamatról van szó. A Föld esetében például a szilárd köpeny évente körülbelül két centimétert halad előre, ami fele olyan gyors, mint a körmünk növekedése.
A köpenyhőoszlopok pontos keletkezése sok szempontból a mai napig rejtély. A köpeny alján, a mag fölött egy átlagosnál forróbb pontnál kialakulhat egy erősebb konvekcióval rendelkező régiót, ahol az anyag egy korlátozottabb gyorsabban áramlik, oszlopot képezve. Ez az oszlop több tíz- vagy százmillió év alatt emelkedik felszínre, és amikor a kéreg közelébe ér, a nyomás miatt az anyaga elfolyósodhat.
Ezen a ponton szétterül, és gombaszerű sapkát képez, amely felfelé nyomja a kérget, és olyan kiemelkedést okoz, mint amilyen az Elysium Planitia területén is megfigyelhető.
Az élet meg minden
Egy ilyen forgatókönyv megmagyarázná a Cerberus Fossae összes furcsaságát: a kiemelkedéseket, a repedéseket, a vulkánkitöréseket, a földrengéseket. A Mars gravitációs mezőjével kapcsolatos mérések még azt is megerősítik, hogy a gravitáció egy kicsit gyengébb a Cerberus Fossae alatt, ami összhangban lenne a kéreg alatt felgyűlő, alacsonyabb sűrűségű köpeny jelenlétével.
A szakértők számítógépes modellekkel szimulálták a Mars földtani viszonyait, és úgy találták, hogy egy környezeténél mintegy 95–285 °C-kal forróbb és valamivel kisebb sűrűségű, közvetlenül a repedések alatt létező köpenyhőoszlop magyarázatot adna a megfigyelésekre. A hőoszlop tetején egy körülbelül 2500 kilométer átmérőjű, szétterülő sapka lehet, amely körülbelül egy kilométerrel feljebb nyomja a kérget, mint a környező jellemző talajmagasság.
A kiemelkedés nagyon fiatalnak tűnik: úgy látszik, hogy az ezt eredményező tevékenység körülbelül 350 millió évvel ezelőtt kezdte megemelni a felszínt, vagyis jóval azután, hogy a bolygó vulkanizmusát tápláló globális folyamatok megszűntek.
Bár a köpenyhőoszloppal kapcsolatos elképzelések kiválóan illeszkednek a megfigyelt adatokhoz, a szakértők elismerik, hogy más magyarázatok is létezhetnek a megfigyelésekre. Például az sem zárható ki, egy kissé kisebb sűrűségű köpenycsomó sokkal régebben került terület alá, és azóta is megőrződött. Ez ugyanakkor csak a gravitációs mérésekre adna magyarázatot, a kiemelkedésre vagy a repedésekre nem.
Ha a teória helyesnek bizonyul, az sok szempontból fontos lehet. Ha az Elysium Planitia nem egy „átlagos” terület a Marson, hanem egy forrongó, felfelé törő köpenycsomó tetején ülő kéregdarab, az megváltoztathatja például az InSight mérési adatainak értelmezését. És bár ez már nagyon hipotetikus irány, egy ilyen felfedezés az élettel kapcsolatos kutatásokra is hatással lehet. A szakértők azt feltételezik, hogy a marsi víz nagy része a felszín alatt jég formájában létezik napjainkban. A hasonló köpenyhőoszlopok viszont kisebb részeken felmelegíthetik annyira a vizet, hogy az folyékonnyá váljon. A folyékony víz pedig az általunk ismert élet létének egyik legfontosabb feltétele.
