NASA bevestigt duizenden enorme, oude vulkaanuitbarstingen op Mars

[univers]

Foto van vulkanische as genomen in Hawaï op 8 april 2008. Credits: United States Geological Survey.

Wetenschappers hebben bewijs gevonden dat een gebied in het noorden van Mars, Arabia Terra genaamd, duizenden 'superuitbarstingen' heeft meegemaakt, de grootste bekende vulkaanuitbarstingen over een periode van 500 miljoen jaar.

Sommige vulkanen kunnen uitbarstingen veroorzaken die zo krachtig zijn dat ze oceanen van stof en giftige gassen in de lucht afgeven, zonlicht blokkeren en het klimaat van een planeet decennialang veranderen. Door de topografie en minerale samenstelling van een deel van de Arabia Terra-regio in het noorden van Mars te bestuderen, hebben wetenschappers onlangs bewijs gevonden voor duizenden van dergelijke uitbarstingen, of "superuitbarstingen", de meest gewelddadige vulkanische explosies die bekend zijn.

Deze explosies spuwden waterdamp, koolstofdioxide en zwaveldioxide de lucht in en scheurden door het oppervlak van Mars gedurende een periode van 500 miljoen jaar, ongeveer 4 miljard jaar geleden. Wetenschappers rapporteerden deze schatting in een paper gepubliceerd in het tijdschrift Geophysical Research Letters in juli 2021.

"Elk van deze uitbarstingen zou een aanzienlijke klimaatimpact hebben gehad - misschien heeft het vrijgekomen gas de atmosfeer dikker gemaakt of de zon geblokkeerd en de atmosfeer kouder gemaakt", zegt Patrick Whelley , een geoloog bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, die de Arabia Terra-analyse leidde. "Modelmakers van het klimaat op Mars zullen nog wat werk moeten verzetten om te proberen de impact van de vulkanen te begrijpen."


NASA Goddard-wetenschapper en de hoofdauteur van de Arabia Terra-studie, Patrick Whelley, bereiden zich voor op een 3D-laserscanonderzoek op de plaats van de explosieve uitbarsting van de Askja-vulkaan in 1875, IJsland, 2 augustus 2019. Credits: Jacob Richardson / NASA Goddard

Na het opblazen van het equivalent van 400 miljoen olympische zwembaden van gesmolten gesteente en gas door het oppervlak en het verspreiden van een dikke deken van as tot duizenden mijlen van de uitbarstingsplaats, stort een vulkaan van deze omvang in een gigantisch gat genaamd een " krater.” Caldera's, die ook op aarde bestaan, kunnen tientallen kilometers breed zijn. Zeven caldera's in Arabia Terra waren de eerste weggeefacties dat de regio ooit vulkanen heeft gehad die in staat zijn tot superuitbarstingen.

Ooit gedacht dat het depressies waren die miljarden jaren geleden waren achtergelaten door asteroïde-inslagen op het oppervlak van Mars, stelden wetenschappers voor het eerst in een onderzoek uit 2013 voor dat deze bassins vulkanische caldera's waren. Ze merkten dat ze niet perfect rond waren, zoals kraters, en dat ze tekenen van instorting vertoonden, zoals zeer diepe vloeren en rotsbanken bij de muren.

"We lazen die krant en waren geïnteresseerd in de follow-up, maar in plaats van zelf naar vulkanen te zoeken, zochten we naar de as, omdat je dat bewijs niet kunt verbergen," zei Whelley.

Whelley en zijn collega's kwamen op het idee om naar bewijs van as te zoeken na een ontmoeting met Alexandra Matiella Novak , een vulkanoloog aan het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland. Matiella Novak had al gegevens van NASA's Mars Reconnaissance Orbiter gebruikt om as elders op Mars te vinden, dus werkte ze samen met Whelley en zijn team om specifiek in Arabia Terra te kijken.

De analyse van het team volgde op het werk van andere wetenschappers die eerder suggereerden dat de mineralen op het oppervlak van Arabia Terra van vulkanische oorsprong waren. Een andere onderzoeksgroep had, toen ze hoorden dat de Arabia Terra-bekkens caldera's zouden kunnen zijn, berekend waar as van mogelijke superuitbarstingen in die regio zou zijn neergedaald: met de wind mee naar het oosten, zou het dunner worden weg van het centrum van de vulkanen, of in dit geval wat er nog van over is: de caldera's.

"Dus we pakten het op dat moment op en zeiden: 'Oké, dit zijn mineralen die worden geassocieerd met veranderde vulkanische as, wat al is gedocumenteerd, dus nu gaan we kijken hoe de mineralen worden verdeeld om te zien of ze volgen het patroon dat we zouden verwachten van superuitbarstingen', zei Matiella Novak.


Deze afbeelding toont verschillende kraters in Arabia Terra die zijn gevuld met gelaagde rots, vaak blootgesteld in ronde heuvels. De heldere lagen zijn ongeveer even dik, waardoor het een trapvormig uiterlijk krijgt. Het proces dat deze sedimentaire gesteenten heeft gevormd, is nog niet goed begrepen. Ze kunnen gevormd zijn uit zand of vulkanische as die in de krater werd geblazen, of in water als de krater een meer zou bevatten. De foto is gemaakt door een camera, het High Resolution Imaging Experiment, op NASA's Mars Reconnaissance Orbiter. Credits: NASA/JPL-Caltech/Universiteit van Arizona

Het team gebruikte beelden van MRO's Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars om de mineralen in het oppervlak te identificeren. Ze keken in de wanden van canyons en kraters van honderden tot duizenden mijlen van de caldera's, waar de as door de wind zou zijn meegevoerd, en identificeerden vulkanische mineralen die door water in klei waren veranderd, waaronder montmorilloniet, imogoliet en allofaan. Vervolgens maakte het team met behulp van afbeeldingen van MRO-camera's driedimensionale topografische kaarten van Arabia Terra. Door de minerale gegevens over de topografische kaarten van de geanalyseerde canyons en kraters te leggen, konden de onderzoekers in de mineraalrijke afzettingen zien dat de aslagen zeer goed bewaard waren gebleven - in plaats van door wind en water te worden verward, was de as gelaagd in op dezelfde manier als het zou zijn geweest als het vers was.

"Toen realiseerde ik me dat dit geen toevalstreffer is, dit is een echt signaal", zegt Jacob Richardson , een geoloog bij NASA Goddard die met Whelley en Novak samenwerkte. "We zien eigenlijk wat er was voorspeld en dat was het meest opwindende moment voor mij."

Dezelfde wetenschappers die de caldera's oorspronkelijk in 2013 identificeerden, berekenden ook hoeveel materiaal uit de vulkanen zou zijn geëxplodeerd, op basis van het volume van elke caldera. Met deze informatie konden Whelley en zijn collega's het aantal uitbarstingen berekenen dat nodig was om de dikte van de gevonden as te produceren. Het bleek dat er duizenden uitbarstingen waren, zei Whelley.

Een resterende vraag is hoe een planeet slechts één type vulkaan in een regio kan hebben. Op aarde zijn vulkanen die tot superuitbarstingen in staat zijn - de meest recente uitbarsting 76.000 jaar geleden in Sumatra, Indonesië - verspreid over de hele wereld en in dezelfde gebieden als andere vulkaantypes. Mars heeft ook veel andere soorten vulkanen, waaronder de grootste vulkaan in het zonnestelsel genaamd Olympus Mons. Olympus Mons is 100 keer groter in volume dan de grootste vulkaan van de aarde, Mauna Loa op Hawaï, en staat bekend als een "schildvulkaan", die lava afvoert van een zacht glooiende berg. Arabia Terra heeft tot nu toe het enige bewijs van explosieve vulkanen op Mars.

Het is mogelijk dat super-eruptieve vulkanen geconcentreerd waren in regio's op aarde, maar fysiek en chemisch zijn geërodeerd of over de hele wereld zijn verplaatst toen continenten verschoven als gevolg van platentektoniek. Dit soort explosieve vulkanen zou ook kunnen voorkomen in gebieden van Jupiters maan Io of geclusterd zijn op Venus. Hoe het ook zij, Richardson hoopt dat Arabia Terra wetenschappers iets nieuws zal leren over geologische processen die helpen bij het vormen van planeten en manen.

“Mensen gaan onze krant lezen en denken: 'Hoe? Hoe kon Mars dat doen? Hoe kan zo'n kleine planeet genoeg gesteente smelten om duizenden superuitbarstingen op één locatie aan te drijven?'”, zei hij. “Ik hoop dat deze vragen veel ander onderzoek opleveren.


Door de topografie en minerale samenstelling van een deel van de Arabia Terra-regio in het noorden van Mars te bestuderen, hebben wetenschappers onlangs bewijs gevonden voor duizenden "superuitbarstingen", de meest gewelddadige vulkanische explosies die bekend zijn. Door waterdamp, koolstofdioxide en zwaveldioxide in de lucht te spuwen, scheurden deze explosies ongeveer 4 miljard jaar geleden door het oppervlak van Mars over een periode van 500 miljoen jaar, ongeveer 4 miljard jaar geleden, schatten de wetenschappers

https://www.nasa.gov/feature/goddard/20 ... ns-on-mars