Используя компьютерную модель, ученые пришли к выводу, что большой небесный объект должен был врезаться в южный полюс Марса в ранней истории Солнечной системы. Их моделирование показывает, что это столкновение произвело столько энергии, что создало океан магмы, который распространился по территории современного южного полушария. Небесное тело, поразившее Марс, должно было быть по крайней мере одной десятой массы Марса, чтобы иметь возможность высвободить достаточно энергии для создания этого океана магмы.
Расплавленная порода в конечном итоге превратилась в гористое нагорье, которое сегодня составляет южное полушарие Марса.Вулканическая активность более трех миллиардов лет
В своем моделировании исследователи предположили, что небесное тело в значительной степени состоит из железа, имеет радиус не менее 1600 километров и врезалось в Марс со скоростью пять километров в секунду. По оценкам, это событие произошло примерно через 4-15 миллионов лет после образования Красной планеты. Корка Марса в то время, должно быть, была очень тонкой, как твердая карамелизованная поверхность крем-брюле.
И, как и в случае с популярным десертом, под поверхностью скрывался жидкий интерьер.Когда небесный объект столкнулся, он добавил к Марсу больше массы, особенно железа. Но моделирование также показало, что это вызвало сильную вулканическую активность, продолжавшуюся три миллиарда лет. В частности, вокруг экватора в результате удара образовались многочисленные мантийные плюмы, которые мигрировали к южному полюсу, где и закончились.
Мантийные плюмы — это столбы магмы, переносящие жидкий материал из мантии на поверхность.В модели исследователи обнаружили, что активность на Марсе прекратилась примерно через три миллиарда лет, после чего Красная планета не испытала ни вулканической активности, ни магнитного поля — это согласуется с наблюдениями и измерениями.
Вулканическая активность и топография смоделированы в реалистичных условияхБолее ранние теории утверждали обратное, а именно, что по северному полушарию должно было произойти гигантское столкновение или множество меньших ударов. Важнейшая теория происхождения дихотомии Марса была сформулирована двумя американскими исследователями в 1984 году в статье в журнале Nature.
Они предположили, что большой небесный объект столкнулся с северным полюсом Марса. В 2008 году другая команда реанимировала эту идею и снова опубликовала ее в журнале Nature.Эта теория не убедила Леоне: «Наши сценарии более точно отражают ряд наблюдений за Марсом, чем теория столкновения в северном полушарии», — утверждает Леоне.
Вулканы на Марсе распределены очень неравномерно: они обычны и широко распространены в южном полушарии, но редки и ограничены лишь несколькими небольшими регионами в северном полушарии. «Наша модель — почти идентичное изображение фактического распределения вулканической идентичности», — утверждает Леоне. По словам исследователя, никакая другая модель раньше не могла изобразить или объяснить это распределение.По словам Леоне, их моделирование также позволило чрезвычайно реалистично воспроизвести различные топографии двух полушарий. Далее он объясняет, что модель — в зависимости от выбранного состава ударного тела — практически идеально отображает размер и форму полушарий.
Однако одно условие состоит в том, что небесное тело, падающее на Марс, на 80 процентов состоит из железа; когда исследователи смоделировали столкновение с небесным телом из чистой силикатной породы, полученное изображение не соответствовало реальности дихотомии.Магнитное поле склонило чашу весов
Наконец, модель, разработанная исследователями ETH, подтвердила дату, когда магнитное поле на Марсе перестало существовать. Дата, рассчитанная с помощью модели, соответствует примерно 4,1 миллиарда лет назад — цифра, ранее доказанная другими учеными. Модель также демонстрирует, почему он прекратился: резкое уменьшение теплового потока из ядра в мантию и кору в первые 400 миллионов лет после удара. Спустя миллиард лет тепловой поток составил лишь одну десятую от первоначального значения, что было слишком мало для поддержания даже вулканизма.
Расчеты модели полностью совпадают с предыдущими расчетами и минералогическими исследованиями.Вулканическая активность связана с тепловым потоком, объясняет Леоне, хотя степень вулканической активности может варьироваться в моделировании и зависеть от силы удара. По его словам, это, в свою очередь, связано с размером и составом небесного объекта.
Другими словами, чем он больше, тем сильнее вулканическая активность. Тем не менее, через миллиард лет вулканические жерла были потушены — независимо от силы воздействия.
Джованни Леоне становится все более очевидным, что Марс всегда был чрезвычайно враждебной планетой, и он считает почти невозможным, чтобы на нем когда-либо была вода. «С незапамятных времен эта планета характеризовалась интенсивной жарой и вулканической активностью, которая испарила бы любую возможную воду и сделала бы появление жизни крайне маловероятным», — утверждает исследователь планеты.