惑星科学：火星の活発なマントル・プリューム
Nature Astronomy
Planetary science: An active mantle plume on Mars
火星の北部平原の下に、およそ4000キロメートルの直径の活発なマントルプリュームが存在し、これが地殻を押し上げ、高温のマグマを表面に輸送している可能性があることを報告する論文が、Nature Astronomyに掲載される。このマントルプリュームは、エリシウム平原に位置しており、この領域の火山や地震の活動を説明できるかもしれない。
火星は、特に地球と比較して、現在のテクトニクスや火山噴火の証拠がないため、一般に地質学的に不活発な世界と考えられてきた。しかし最近、2018年から火星で活動中のNASAの探査機インサイトが、活動レベルは低いが持続する地震活動を検出し、これはケルベロス・フォッサと呼ばれる最近形成された系に由来している可能性がある。ケルベロス・フォッサは、5万3000年前に火星の最も新しい火山活動が生じた場所でもある。
Adrien BroquetとJeffrey Andrews-Hannaは今回、インサイトとケルベロス・フォッサが位置するエリジウム平原の地形、重力、地質を分析した。彼らは、地球物理学的モデルを用いて、この地域全体がその周辺よりも温度が95〜285ケルビン高い、高温物質のマントル・プリュームの上に位置している証拠を見いだした。このプリュームの中心がまさにケルベロス・フォッサに位置している。地球と同様に、活発なプリュームの存在は、インサイトで検出された火星の地震を含む局所的で持続的な地質活動を引き起こし、ケルベロス・フォッサの下の地殻がゆっくりと開いていく原因となっている。
これらの知見から、火星は、内部太陽系において地球、金星に次いで、現在活発なマントル・プリュームを有する第3の天体である可能性が示唆される。
An active mantle plume with a diameter of about 4,000 km may lie below the northern plains of Mars, pushing the crust upward and bringing hot magma to the surface, according to a paper published in Nature Astronomy this week. The plume, located in the Elysium Planitia region, could explain the area’s volcanic and seismic activity.
Mars has typically been considered a geologically inactive world due to a lack of evidence of present-day tectonics and volcanic eruptions, especially compared to Earth. However, recently the NASA InSight lander, which has been on Mars since 2018, detected low but constant seismic activity, which may originate from a nearby system of recently formed fissures called Cerberus Fossae. Cerberus Fossae was also the location of Mars’s most recent volcanic event 53,000 years ago.
Adrien Broquet and Jeffrey Andrews-Hanna analysed the topography, gravity, and geology of the Elysium Planitia region, where both InSight and Cerberus Fossae are located. Using geophysical models the authors found evidence that the whole area sits over a mantle plume of hot material 95–285 Kelvin warmer than its surroundings. The centre of the plume is located precisely at Cerberus Fossae. Similarly to Earth, the presence of an active plume drives local sustained geological activity, including the marsquakes detected by InSight, and is the cause of the slow opening of the crust beneath the Cerberus Fossae.
These findings may indicate that Mars is only the third body in the inner Solar System, after the Earth and Venus, with currently active mantle plumes.
doi: 10.1038/s41550-022-01836-3
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