Астрофизики уверены — вулканическая активность способствует появлению жизни. Ведь именно вулканы внесли существенный вклад в формирование земной атмосферы, выбросив значительное количество углекислого газа и водяного пара. В Солнечной системе только четыре небесных тела — Земля, Ио, Тритон и Энцелад — считаются вулканически активными, другие демонстрируют свидетельства активности в прошлом. Мы подобрали восемь самых интересных мест в Солнечной системе, подходящих на роль колыбели цивилизации.
Гора Олимп, Марс
Потухший два миллиона лет назад вулкан на Марсе, расположенный в провинции Фарсида, что в районе экватора планеты, — высочайшая как по абсолютной, так и по относительной высоте гора Солнечной системы. Только сядьте — высота Олимпа составляет 26 километров от основания! Это три поставленных друг на друга Эвереста. Диаметр Олимпа — около 540 километров. Вулкан имеет крутые склоны по краям высотой до 7 километров, причины образования которых пока не нашли убедительного объяснения. Многие склоняются к версии подмыва склонов вулкана некогда существовавшим на Марсе океаном.
Гора Дум, Титан
На самом крупном спутнике Сатурна, в темной местности Ацтлан находится одна из высочайших известных гор Титана, предположительно криовулкан. Да-да, это не опечатка: вместо расплавленных скальных пород с высоты 1 450 метров извергается вода, аммиак, метан как в жидком, так и в газообразном состояниях. На других небесных телах такое часто встречается. Интересно, что гора-вулкан Дум соседствует с самой глубокой известной впадиной Титана — патерой Сотра, которую считают кратером вулкана, — глубиной около 1 700 метров. Эта парочка, пожалуй, самое захватывающее геологическое образование во всей Солнечной системе.
Мауна-Кеа, Земля
Гавайским бывает не только салат или венок, но и вулкан. Да не простой, а самый высокий на Земле — 4 205 метров над уровнем моря. Если измерять высоту этой горы от основания (так называемая относительная высота), то Мануа-Кеа перевалит за отметку в 10 000 метров Это один из пяти вулканов своего острова, последнее его извержение было около 4,5 тысяч лет назад. А еще это одно из лучших мест в мире для астрономических наблюдений. С момента создания дороги в 1964 году на вершине вулкана были построены 13 телескопов.
Гора Маат, Венера
Самый высокий венерианский вулкан и вторая по высоте возвышенность планеты. От среднего уровня поверхности планеты до макушки горы Маат — 8,8 километров. Его радарный снимок был получен в 1991 году космическим кораблем Magellan NASA. Покрытый пятнами темной лавы, вулканический щит по праву считается лучшей достопримечательностью горячей планеты. Есть предположение, что именно извержение горы Маат стало причиной сильных колебаний концентрации диоксида серы и метана в нижней и средней части атмосферы Венеры, обнаруженных зондами «Пионер-Венера-1» и «Пионер-Венера-2» в 1980-х годах.
Криовулканы Энцелада
Эти замороженные объекты на поверхности спутника Сатурна не давали покоя ученым с тех пор, как их впервые обнаружили в 2005 году. Считается, что криовулканы на поверхности Энцелада распыляют струи водяного пара, льда и таинственной смеси газов прямиком в космос. Этот путник Сатурна небольшой, всего-то около 500 километров в диаметре, но геологически активный. Энцелад одно из трех небесных тел во внешней Солнечной системе (наряду со спутником Юпитера Ио и спутником Нептуна Тритоном), на которых наблюдались активные извержения. Анализ выбросов указывает на то, что они выбиваются из подповерхностного жидкого водного океана. В 2018 года ученые заявили об обнаружении сложных органических макромолекул в собранных космическим аппаратом «Кассини» образцах из струйного шлейфа Энцелада.
Криовулканы Тритона
На этих нечетких изображениях, снятых снятых аппаратом Voyager 2 в 1989 году, изображен шлейф высотой около восьми километров активного криовулкана на спутнике Нептуна Тритоне. Азот, пробиваясь сквозь отверстия во льду, выносит пылевые частицы в атмосферу планеты, откуда они, снижаясь, могут распространяться шлейфами на расстояния до 150 километров. Все они тянутся в западном направлении, что говорит о существовании преобладающего ветра. Источники энергии и механизм действия этих выбросов ещё непонятны, но то, что они наблюдаются в широтах, над которыми Солнце находится в зените, позволяет предположить влияние солнечного света.
Райт Монс и Пиккар Монс, Плутон
С тех пор, как в 2015 году космический аппарат NASA New Horizon пролетел мимо Плутона, ученые усердно анализируют изображения карликовой планеты. По видимому, эта теперь уже бывшая планета — самое далекое место в Солнечной системе, где есть вулканы. Многие ученые считают, что на изображении, снятом в южном полушарии Плутона, запечатлены криовулканы. Обе вершины имеют несколько километров в высоту и как минимум 100 километров в диаметре, а по форме они напоминают вулканы на Гавайских островах. И если эта гипотеза подтвердится, то Райт Монс станет самым большим известным вулканом во внешней Солнечной системе.
Патера Локи, Ио
Крупнейшая вулканическая впадина на спутнике Юпитера Ио, диаметром 250 километров названа по имени Локи — бога хитрости и обмана. Впервые вулкан был замечен Voyager 1 в 1979 году и с тех пор очаровывает ученых. Такие ионизированные лавовые озера частично заполненны расплавленной лавой, которая покрыта тонкой затвердевшей коркой. Эти озера напрямую сообщаются с резервуаром магмы прямо под ними. Во время извержений Локи может излучать в десять раз больше тепла, чем когда корка впадины стабильна. Вулкан извергается через равные промежутки времени, примерно каждые 540 земных дней, его последнее извержение было в мае 2018 года.
Самый большой вулкан в Солнечной системе когда-то был островом
Новое исследование показало, что самый большой вулкан в Солнечной системе когда-то мог быть островом в огромном море.
Миллиарды лет назад, когда Марс был молодым и покрытым водой, колоссальная гора Олимп могла напоминать Стромболи или Савайи, но в гораздо большем масштабе. Новый анализ показывает ее сходство с активными вулканическими островами здесь, на Земле, добавляя данное обстоятельство к растущему количеству свидетельств водного прошлого Марса.
«Мы продемонстрировали, что гигантский вулкан Олимп имеет морфологическое сходство с активными вулканическими островами на Земле, где основные конструктивные разрывы склонов систематически происходят при переходе морской воды в ответ на резкие контрасты вязкости лавы», — пишет группа под руководством геолога Энтони Хильденбранда из Университет Париж-Сакле во Франции.
«Мы предполагаем, что верхний край 6-километрового концентрического главного откоса, окружающего гору Олимп, скорее всего, образовался в результате стекания лавы в жидкую воду, когда сооружение было активным вулканическим островом в период позднего ноя — начала гесперия», — добавили ученые.
Топографическая карта Олимпа. Белый спектр — самые высокие области, синий — самые низкие
Олимп — это настоящий титан. Щитовой вулкан возвышается примерно на 25 километров и раскинулся на территории размером примерно с Польшу. Это не просто самый большой вулкан, но и самая высокая планетарная гора, известная в Солнечной системе.
Но есть что-то странное в его основании. Оно не встречается с землей как чистый склон. На высоте около 6 километров на больших участках своей окружности он превращается в ярко выраженный обрыв, или откос, резко обрывающийся к окружающему внизу ландшафту. Происхождение этой особенности является загадкой.
Сейчас на Марсе очень сухо и пыльно. Любая поверхностная вода имеет форму льда; реки не текут, океаны не заполняют его обширные котловины и кратеры. Но продолжают появляться доказательства того, что когда-то Марс был богат жидкой водой.
Кратер Гейла, по которому путешествует Curiosity, кажется, был огромным озером миллиарды лет назад. Другой ровер в кратере Джезеро исследует высохшую древнюю дельту.
Хильденбранд и его коллеги использовали эту информацию для реконтекстуализации горы Олимп. Они смотрели на подобные щитовые вулканы здесь, на Земле. В частности, они изучили три действующих вулканических острова: остров Пику в Португалии; остров Фого в Канаде; и остров Гавайи в США.
Они обнаружили, что береговая линия этих островов имеет острые откосы, похожие на откосы, окружающие гору Олимп. На Земле эти откосы являются результатом резких контрастов вязкости лавы из-за дифференциального охлаждения при переходе от воздуха к воде.
«Это заставляет нас предположить, что Олимп был бывшим вулканическим островом, окруженным жидкой водой», — пишут исследователи в своей статье.
Прошлое Красной планеты
Это может дать нам некоторые подсказки о водной истории Марса. Например, высота откоса будет равна уровню давно исчезнувшего океана. А возраст потоков лавы, датируемый примерно 3,7–3 миллиардами лет назад, говорит нам, когда этот океан мог быть здесь.
Команда также обнаружила похожие особенности на другой марсианской вулканической горе, Альба Монс, расположенной более чем в 1500 километрах от горы Олимп, на обширном пространстве низменностей. Это может означать, что воды этого океана-призрака некогда наполняли большие участки марсианской поверхности.
По словам команды, результаты дают будущим марсианским исследовательским миссиям новый путь для изучения истории и эволюции Марса.
«Космические аппараты будущего, предназначенные для возврата образцов, и/или марсоход, оборудованный для датирования на месте на выбранных участках горы Олимп, представляют собой многообещающее направление исследований в будущем, которое может оказать существенное влияние на продолжительность жизни океанов и потенциальную судьбу ранней жизни на Марсе», — пишут исследователи.
Самый мощный вулкан в Солнечной системе
В середине 2013 года на спутнике Юпитера Ио начал действовать новый гигантский вулкан. Снимки, сделанные обсерваторией Gemini, дают представление о масштабах вулканической активности на Ио, вызванной мощным приливным гравитационным воздействием Юпитера.
Item 1 of 3
Кроме очень яркой вспышки в правой верхней части снимка, в середине диска Ио хорошо видно озеро лавы Локи, а также исчезающий след от извержения, обнаруженного ранее в нижней части.
Katherine de Kleer/UC Berkeley/Gemini Observatory/AURA
Ио — наиболее вулканически активное небесное тело в Солнечной системе. Длина шлейфов вещества, извергаемого вулканами луны Юпитера, достигает высоты 330 км и радиуса 700 км (патеры Тваштара), а потоки лавы разливаются на расстояние до 330 км (вулканы Амирани и Масуби).
Кэтрин де Клера, астроном Калифорнийского университета в Беркли, уверяет, что энергия нового извержения составила порядка 20 тераватт, в результате чего наружу вырвалось огромное количество кубических километров лавы. « Видимая площадь извержения составила несколько десятков квадратных километров», — говорит она.
Извержение было снято одновременно обсерваторией Gemini и инфракрасным телескопом NASA IRTF. 29 августа 2013 года Gemini зафиксировала самую яркую вспышку (Фото 1), используя адаптивную оптику на телескопе Gemini North, чтобы сделать контрастный и четкий снимок. Gemini также сделала ряд изображений, отражающих хронику эволюции массивного извержения в течение следующих 12 дней (Фото 2).
Вулканов на Земле много. Они очень разные по видам. Но суть у них одна — извергаются с выделением огненной лавы или выбрасывают из недр грязь. Считалось длительное время, что иных вулканов в Солнечной системе не может быть. Споры приобрели более яростный характер после полетов космических аппаратов к Марсу и Венере.
На Красной планете были обнаружены гигантские вулканы. Скажем, вулкан Олимп в высоту превышает 21 км. В Книге рекордов Гиннесса он был отнесен к разряду самых больших вулканов Солнечной системы. И это при том, что Марс гораздо меньше Земли по размерам и вулканические процессы там, казалось бы, давно остались в прошлом. Однако иногда над вершинами марсианских вулканов появляются странные «облака». Поскольку атмосфера у планеты очень тонкая, удивительно то, что «облака» не оседают и долго держатся в стратосфере, вызывая глобальные по масштабам бури.
Вулкан Олимп на Марсе — самая высокая гора Солнечной системы. Фото межпланетного зонда «Марс Экспресс»
Можно предположить, что якобы мертвые марсианские вулканы на самом деле еще действуют и извергают из недр нечто непонятное. Но тогда какого типа это вулканы? С земными аналогами их не сравнить.
Еще более загадочным оказался вулканизм на Венере. Плотные облака на ней не позволяют увидеть детали даже в очень мощные телескопы. Зондирование Венеры с помощью радиоволн дало возможность обнаружить на ней горы.
На поверхности планеты много вулканов. Сама поверхность по составу похожа на горячую лаву с россыпями камней. Самый крупный вулкан имеет диаметр около 600 км. В высоту он превышает 11 км. Но слишком плотная атмосфера и сильнейший постоянный разогрев недр привели к образованию вулканов, которые больше нигде в Солнечной системе не встречаются. Фактически это огромные вспученные площади с несколькими кольцами гор внутри. Ученым пришлось придумать особые названия для таких вулканов.
Гора Маат — высочайший вулкан Венеры. Трёхмерная модель, растянутая по вертикали в 22,5 раза. На самом деле сам вулкан тёмно-серый, а небо — зеленовато-жёлтое
Но самое удивительное произошло дальше. Вулканы были обнаружены и на ряде спутников планет Солнечной системы. Первую загадку задал Ио — спутник планеты Юпитер. Во время фотографирования на Ио насчитали 12 действующих вулканов. Газовые выбросы от них поднимались на высоту более 300 км. Вся поверхность спутника покрыта толстым слоем серы, цвет которой постоянно меняется от белого до желтого и коричневого. Невероятная вулканическая активность объясняется близостью Ио к Юпитеру и мощным действием приливных сил. Газовый гигант буквально «раздирает» спутник, и в будущем он исчезнет. К какому типу отнести вулканы Ио, извергающие диоксид серы? Если есть ад, то, похоже, он находится там.
Извержение вулкана на Ио (снимок Галилео)
На Энцеладе (спутник Сатурна) были обнаружены еще более фантастические вулканы. Впервые ученые предположили бурную геологическую активность Энцелада в 2005 году во время полета космического аппарата «Cassini». В 2014 году были получены убедительные свидетельства о том, что на Энцеладе есть океан, накрытый льдом. На его поверхности удалось заметить подледную вулканическую активность. Но поскольку спутник очень холодный, вулканы извергают не огненную лаву, а воду в смеси со льдом и газами. Все это тут же замерзает, создавая над вулканами огромные купола.
Спектрозональный снимок «Кассини» — водяной пар в южном полушарии Энцелада
Явление получило название криовулканизма, то есть извержения в условиях очень низких температур. Вулканы Энцелада можно условно сравнить с гейзерами на Земле. Но при этом надо уточнить, что земные термальные гейзеры извергают перегретую воду и пар, а на Энцеладе из недр извергается переохлажденная вода в смеси со льдом и газами.
Криовулканизм обнаружен и на Титане — другом спутнике Сатурна. На Титане вулканы извергают жидкий метан, который в атмосфере спутника тут же становится метановым льдом.
Криовулканизм есть и на Тритоне — спутнике Нептуна. При извержениях на поверхность спутника выбрасывается азотистый лед с примесью метана.
Снимок Тритона, сделанный «Вояджером-2» в 1989 году. Тёмные струи — следы извержений криовулканов
Вулканизм обнаружен и на спутниках Урана — Ариэле, Обероне, Титании и Умбриэле.
Не исключено, что вулканы имеются на других планетах и их спутниках и за пределами Солнечной системы. При этом они могут быть тоже фантастическими по своим извержениям.