У Марса могла существовать первичная кора толщиной более 30 километров
У раннего Марса могла существовать первичная кора толщиной более 30 километров, богатая плагиоклазом и кварцем. Эксперименты показали, что она могла сформироваться на заключительном этапе кристаллизации глобального океана магмы, когда сравнительно лёгкие минералы поднимались к поверхности. Подобный общий механизм — образование первичной богатой плагиоклазом коры при остывании океана магмы — известен для Луны.
Сюэ Ван, Яньхао Линь и Вим ван Вестренен экспериментально смоделировали затвердевание всего древнего марсианского океана магмы. В расчётах и экспериментах использовались современные оценки состава мантии Марса и её глубины, в том числе данные, полученные благодаря сейсмическим исследованиям миссии InSight. Более ранние модели основывались на значительно более высоком содержании оксида железа в мантии и других представлениях о внутреннем строении планеты.
После образования Марса высокая температура могла привести к масштабному плавлению его силикатной оболочки. По мере охлаждения этого океана магмы минералы кристаллизовались в определённой последовательности и разделялись в зависимости от своих физических свойств. Этот процесс определял раннее строение мантии и состав первой коры планеты.
Эксперименты показали, что при сравнительно окислительных условиях, характерных для Марса, в мантии последовательно образовывались оливин и вадслеит, ортопироксен, клинопироксен, гранат и шпинель. На последних стадиях кристаллизации состав остаточного расплава изменялся настолько, что начинали формироваться плагиоклаз и кварц.
В результате могла возникнуть плавучая первичная кора толщиной более 30 километров, в составе которой преобладали плагиоклаз и кварц. Её сравнительно небольшая плотность позволяла веществу оставаться в верхней части планеты, а не погружаться глубже в мантию. Такой результат заметно отличается от предыдущих моделей ранней эволюции Марса.
Этот механизм имеет сходство с одной из основных моделей формирования древней лунной коры. По мере кристаллизации лунного океана магмы сравнительно лёгкие кристаллы плагиоклаза всплывали и образовывали богатую плагиоклазом первичную кору. Новые эксперименты показывают, что похожий процесс разделения минералов мог происходить и на молодом Марсе, хотя состав и дальнейшая эволюция двух планет существенно различались.
Результаты согласуются с независимыми наблюдениями поверхности Марса. Дистанционное зондирование выявило древние породы с высоким содержанием плагиоклаза и сравнительно небольшой плотностью. Исследование 2025 года также показало распространённость древних анортозитовых пород в нижней части марсианской коры в районах бассейнов Аргир и Эллада, расположенных более чем в 4000 километрах друг от друга. Их распространение указывает на крупномасштабные процессы формирования древней коры.
Полученные результаты меняют возможную картину внутреннего строения молодого Марса. Состав и плотность первых минералов определяли устойчивость слоёв мантии и возможность их последующего перемешивания. Новая модель также может помочь при интерпретации химического состава марсианских метеоритов и будущих образцов пород Марса.
Существование глобальной первичной коры толщиной более 30 километров непосредственно не подтверждено. Исследование воспроизводит её образование экспериментально и показывает, что такой результат совместим с современными представлениями о составе марсианской мантии и с наблюдениями древних богатых плагиоклазом пород на поверхности планеты.
Исследование в журнале Science Advances.