Рельеф и внутреннее строение Марса

При изучении Марса с помощью советских и американских космических аппаратов было установлено, что его поверхность покрыта многочисленными кратерами разного возраста метеоритного и вулканического происхождения. На его поверхности имеются горные системы и впадины. общие перепады высот составляют 12…14 км, исключая пик гигантского вулкана Олимп, который возвышается над окружающей поверхностью на 27 км. Его кратер имеет диаметр 65 км, а основание – около 600 км. Аналогичную высоту имеют еще три вулкана (Арский, Павлин и Аскрейский) с поперечниками примерно 300 км. Наличие таких высоких вершин на марсе связано с более низким значением силы тяжести на планете по сравнению с силой тяжести на Земле. На поверхности Марса обнаружены не только гигантские вулканы, но и гигантская пустыня Эллада с поперечником 1700 км, лишенная кратеров. Однако это, по мнению планетологов, возможно, связано с тем, что она покрыта мощным слоем пыли, переносимой ветрами.

На поверхности Марса кроме горных систем и вулканов обнаружены огромные тектонические разломы типа земных грабенов: байкальского, центрально-исландского или калифорнийского. Один из таких марсианских грабенов Большой каньон тянется на 4000 км, имеет глубину 6 км и ширину 120 км. Это типичная рифтовая долина. От нее во все стороны ответвляются более мелкие овраги длиной до 150 км и шириной 5…10 км. Такие грабены длительное время принимались за «марсианские каналы». Так, Большой каньон принимался за канал Копрат. Планетологи полагают, что такие каналы связаны с раздвижением литосферных плит в зонах рифтогенеза, закончившегося на марсе ко времени 500 млн лет назад. Подобные зоны растяжения (спрединга) имеются и на Земле в районах срединноокеанических хребтов и внутриконтинентальных рифтовых зон. Кроме того, подобного рода структуры образуются при скольжении одной плиты по отношению к другой. Так возникают трансформные разломы. Самый большой из них находится в США – долина реки колорадо в штате Калифорния. Его протяженность – 400 км, а глубина – 1,8 км. Заметим также, что ряд марсианских каналов вообще оказался оптической иллюзией.

На марсианской поверхности выделяются светлые материковые (континентальные) районы, свойственные южному полушарию, и темные морские районы, свойственные северному полушарию.

Марсианские материки сложены породами основного (анортозиты) и возможно среднего (андезиты) и кислого (граниты) составов. Толщина коры планеты на них порядка 100…200 км, что превышает средние значения в 3 – 6 раз. Континентальные области возвышаются над средним уровнем планеты на 4…5 км. Возраст горных пород, слагающих эти регионы, не ниже 3 млрд лет. В приполярных областях южного полюса прослеживаются ледниковые морены в виде нагромождений грунта и камней, перемещенных ледником при спуске с возвышенностей.

Морские регионы Марса сложены породами основного состава, преимущественно базальтами. Это Великая Северная равнина, расположенная на 1…2 км  ниже  среднего  уровня  планеты.  Возраст  ее  оценивается  в  1-2 млрд лет. Мощность коры в этих регионах порядка 15 км, то есть 2,3 раза меньше среднего значения. В пониженных местах рельефа этих регионов распространены лессовые отложения.

В приповерхностных породах Марса на глубинах свыше 50 см господствует вечная мерзлота. Толщина такого криогенного слоя на экваторе оценивается равной 1 км и возрастает к полюсам до 3,5 км. На них наряду со льдом находятся застывшие газогидраты СО2·6Н2О и углекислота СО2. На полюсах планеты эти льдистые образования залегают в самых поверхностных слоях, на широтах 50…60° – на глубинах 100…150 м, а на экваторе – на глубинах 300…350 м. Кроме того, с помощью радара «МАРСИС», находившегося на космическом аппарате «Марс экспресс», ученые открыли под слоем наносов равнины Хриса метеоритный кратер диаметром около 250 км, заполненный водяным льдом. Такое мерзлотное состояние пород и льда в кратере находится в виде так называемой сухой мерзлоты. Общее содержание замерзшей воды во всех состояниях на марсе оценивается величиной 5 · 1016 т.

Среди мерзлотного слоя пород в коре Марса имеются еще отдельные прогретые участки, связанные с затухающей вулканической деятельностью, гидротермами и потоками тепла. В таких местах температура может достигать +20 °С и вода может находиться в жидком состоянии.К настоящему времени обнаружены два таких водохранилища. В одном из них Солис Латус температура колеблется от +20 до –40 °С. В нем, как полагают отдельные планетологи, в принципе могут существовать какие-либо простейшие существа или, по крайней мере, их останки. Подробнее этот вопрос обсуждается в разделе 3.4.

Плотность марсианского грунта, как и земного, оценивается равной 1,6…1,8 г/см3. Из-за цвета поверхности Марс часто называют Красной планетой. Это название он получил в связи с наличием на его поверхности окислов железа типа ржавчины. Этот железистый минерал называется лимонитом HfeO2·4H2O.

Построено  несколько  моделей  внутреннего  строения  Марса.  Так,  а. Рингвуд считает, что под марсианской корой на глубинах свыше 200 км располагаются линзы остывающей астеносферы, а глубже – мантия, подразделяющаяся на верхнюю и нижнюю. Верхняя мантия, по его данным, представлена в основном оливином и пироксеном, а нижняя – шпинелью и гранатом. Ядро планеты радиусом 1500 км окружено жидкой оболочкой толщиной 200 км, представленной соединениями железа с серой и кислородом. Внутреннее ядро состоит из магнетита fe3O4, находящегося в уплотненном состоянии с плотностью 6…6,5 г/см3. Плотность горных пород во всех моделях берется практически одинаковой: 3,6…3,8 г/см3 для верхней мантии и 3,8…4,0 г/см3 для нижней мантии.

Другой планетолог Д.Л. Андерсен считает, что радиус ядра марса равен 1558 км или 0,46·Rm и состоит из сплава чистого железа и троилита feS. Третья исследовательница С.В. Козловская считает, что ядро Марса состоит из чистого железа в уплотненном состоянии. Плотность его в центре достигает 8,5 г/см3. Его радиус она оценивает равным 960 км или 0,28·Rm. Давление в центре ядра оценивается равным примерно 370 кбар. Температура на глубине порядка 300 км оценивается равной примерно 1000 °С, а в центре ядра – 2200 °С. Общее содержание железа в марсе  оценивается  равным  примерно  26 %. Это больше, чем на Луне (11,5 %), но меньше, чем у других землеподобных планет: Меркурия (64,5 %), Земли (32,1 %) и Венеры (31,2 %).

Related posts:

  1. Общие сведения о Марсе