A mozdulatlan felszín alatt egykor dinamikusan kavargó kőzetolvadék formálta a Mars belső szerkezetét. A kutatók régóta úgy tartották, hogy a vörös bolygó kérge meglehetősen egyszerű vulkáni folyamatok során jött létre, mivel a planétán hiányzik a földi típusú lemeztektonika. Az Oxfordi Egyetem kutatói által vezetett, a Nature Astronomy folyóiratban megjelent új tanulmány azonban alapjaiban írja felül ezt az elméletet. A NASA InSight űrszondájának szeizmikus mérései ugyanis azt igazolják, hogy a Mars mélyén kontinensnyi méretű, összetett magmás rendszerek dolgoztak és alakították át újra és újra az égitest kérgét.
Rejtélyes határvonal huszonnégy kilométeres mélységben
A szakemberek a marsi rengések és meteoritbecsapódások keltette hullámok elemzésekor egy különös, nagyjából 24 kilométer mélyen húzódó belső határfelületre fókuszáltak. Bár ennek létezését korábbi vizsgálatok is jelezték, a pontos geológiai eredete mindeddig tisztázatlan maradt. Az Oxfordi Egyetem Földtudományi és Statisztikai Tanszékének munkatársai több száz kőzetösszetételi modellel vetették össze a mért szeizmikus adatokat.
A termodinamikai számítások és a statisztikai elemzések rámutattak, hogy a 24 kilométeres határvonal alatti kőzetréteg tulajdonságai az ultramafikus kőzetekével egyeznek meg, amelyek vasban és magnéziumban gazdagok, szilícium-dioxidban viszont szegények. Ezzel szemben a határvonal feletti kőzetréteg mafikus jellegű, jóval magasabb szilíciumtartalommal bír. Ez a markáns rétegződés arra utal, hogy a kéreg alján óriási kiterjedésű olvadt kőzettömegek gyűltek össze, amelyek a fokozatos kihűlés során szétváltak. A nehezebb, sűrűbb kristályok lesüllyedtek a mélybe, miközben a könnyebb, kémiailag fejlettebb olvadék felfelé vándorolt.
Transzkrusztális magmatizmus lemezmozgások nélkül
A Földön ez a differenciálódási folyamat elsősorban a kontinentális kéreg kialakulásában játszik kulcsszerepet, hajtóerejét pedig döntően a tektonikai lemezek ütközése és alábukása adja. A Mars azonban úgynevezett merev kérgű (stagnant lid) égitest, ahol nem alakultak ki mozgásban lévő lemezek. Éppen ezért a tudományos közösség korábban úgy vélte, hogy a felszínt pusztán elszigetelt, egyszerű vulkánok formálták.
A most feltárt szerkezet ezzel szemben több száz vagy akár több ezer kilométer hosszan húzódik az északi félteke alatt. Ez a méret azt jelenti, hogy a Mars belső működését egykor kiterjedt, egymással összekapcsolódó rendszerek határozták meg. A geológiában transzkrusztális magmatizmusként ismert jelenség során az olvadt kőzet a kéreg teljes mélységében képes volt vándorolni, fejlődni és újrahasznosulni. A Mars tehát tektonikus lemezek nélkül is képes volt olyan mélyreható belső kőzet-újrahasznosításra, amelyet a kutatók mindeddig kizárólag a Föld sajátosságának hittek.
Táguló határok az élhető exobolygók keresésében
A belső geológiai körforgás nemcsak a kőzetek elrendeződését alakítja, hanem közvetlen hatással van a légkör összetételére, az óceánok kialakulására és a tartósan stabil felszíni környezet fenntartására is. A földtudományban régóta vitatott kérdés, hogy a Föld egyedülálló-e ebben a tekintetben, és vajon a lemeztektonika elengedhetetlen feltétele-e a fejlett kőzetburok kialakulásának.
A mostani felfedezés alapvetően átformálja a Naprendszeren kívüli kőzetbolygók kutatását is. Ha egy olyan égitest, mint a Mars képes volt önálló belső folyamatok révén összetett kéregrendszert és kiterjedt kémiai evolúciót fenntartani, akkor a lakhatósághoz szükséges körülmények jóval több planétán alakulhatnak ki, mint azt a szakemberek korábban feltételezték. Ez azt jelenti, hogy a csillagászok nem írhatják le automatikusan azokat a távoli exobolygókat sem, amelyek kisebb méretűek, vagy nem mutatják a lemeztektonika közvetlen jeleit.
Nyitókép: (Artist’s illustration of NASA’s InSight lander on Mars.) Credit: NASA/JPL-Caltech
