Tektonika és vulkanizmus a Marson ELTE TTK, Marskutatás speciális kollégium

Tektonika és vulkanizmus a Marson ELTE TTK, Marskutatás speciális kollégium Kereszturi Ákos Collegium Budapest, ELTE Planetológiai Műhely, Magyar Csillagászati Egyesület kru@mcse.hu

Belső szerkezet 30-100 km vastag kéreg 1300-1500 km vastag köpeny 1800-2000 km sugarú vasmag globális mágneses tér asztenoszféra nincs? olvadt vasmag nincs? dinamó nem működik Általános következmények a Marsra vonatkozóan: földinél kisebb belső hőforrás erős tektonikus aktivitás csak kezdetekben gyengébb differenciáció több vas marad a köpenyben vasban gazdagabb magmák kisebb viszkozitású lávák laposabb vulkáni képződmények, kiterjedt lávasíkságok vastag kőzetburok nehezebb szétdarabolódás kezdeteket kivéve (egykori magas hőáram) egyetlen kőzetburok földi típusú globális lemeztektonika nincs

Globális domborzati viszonyok

Kőzetburok vastagság

Észak-dél eltérés jellemzői átl. 4-6 km-es domborzati különbség kéreg vastagsága: É 20-40 km D 50-80 km összetétel: É: bazalt, andezit (mállott bazalt?) D: bazalt

Észak-dél eltérés jellemzői Keletkezési modellek: egyetlen hatalmas becsapódás északon (É/D határ domborzata alapján nem valószínű) több nagyobb becsapódás északon (vannak nagy kráterekre utaló nyomok, de kráterstatisztika becslés kérdésessé teszi) Tharsis Basin (Schultz & Glicken, 1979) Elysium Basin (Schultz, 1984) North Polar Basin Utopia Impact Basin (McGill, 1989) Borealis Impact Basin (Wilhelm & Squyres, 19 Isidis Impact Basin (Tanaka, 1986) Chryse Impact Basin (Schultz et al, 1982)

Észak-dél eltérés jellemzői Keletkezési modellek: egyetlen hatalmas becsapódás északon (É/D határ domborzata alapján nem valószínű) több nagyobb becsapódás északon (vannak nagy kráterekre utaló nyomok, de kráterstatisztika becslés kérdésessé teszi) lemeztektonika (nyoma nem látszik, eltemetett?, talán ősi dinamó is ettől) vulkanikus-tektonikus átalakulás egycellás konvekció

Tektonikát befolyásolja Tektonika jellemzői: földinél gyengébb gravitációs tér (kevésbé nehezek a kiemelkedések) kisebb geotermikus gradiens (lassabban nő a hőmérséklet lefelé haladva) rideg képlékeny rezsim átmenet mélyebben mélyebbre hatoló törések krioszféra jéganyaga mint kenőanyag? Tektonika formái: teljes kőzetburok egyben történő elmozdulása földi globális lemeztektonikához hasonló jelenség nyomai kezdetekről tágulásos szerkezetek összenyomódásos képződmények oldalelmozdulások

Egész külső burok elfordulása Tharsis-hátság nagy tömege instabil kőzetburok egész burok elfordulása Tharsis az egyenlítőre került + globális törésrendszer keletkezett

Kőzetborok szétterülésének nyoma normál-reverz mágnesezettségű sávok transzform vetők egyetlen ősi hátság (vagy több közeli, egymással párhuzamos) kb. 3,2-3,5 milliárd évvel ezelőtt és korábban

Globális törésrendszer a Tharsis körül Tharsis-hátságra koncentrikus szerkezet egész bolygón megfigyelhető

Hegységképződés jellegű folyamatok Hegység jellegű kiemelkedések kialakulása: becsapódás vulkanizmus tektonikus: nincs globális lemeztektonika nincs izosztatikus kiemelkedés nyoma tektonikus eredetű kiemelkedések: lávagerincek Thaumasia-plató Földihez hasonló hegységképződés hiányának oka: globális lemeztektonika hiánya heves belső aktivitás hiánya a kompressziókhoz

Valles Marsineris Tharsisra radiális törések legjobban felnyílt ága párhuzamos árkok beszakadásos süllyedék keleti végén víz feltörések vizes időszakban nagy üledékes lerakódások

Kevés vagy csak mi ismerünk keveset lávagerincek PLD rogyások Gyűrődéses jellegű szerkezetek

Vulkanizmus alapjai a Marson Földénél kisebb belső hőforrások: vastag kőzetburok forró foltok felett állandó helyzetű kéreg gyenge belső differenciáció lávák magasabb vastartalma kisebb viszkozitás Következmény: nagy magmatömegek (benyomulni nehéz, kritikus tömeg nagy) nagy magmatestek hosszú időskálájú aktivitás benyomulás kvázi-periodikus aktív/inaktív időszakok váltakozása időszakosan aktív, általánosságben extrém nagy vulkánok földinél gyengébb gravitációs tér vulkánok kevesebbet nyomnak földinél magasabb vastartalom kis viszkozitás kiterjedt lávasíkságok Földinél kisebb légnyomás: magma buborékosodása kisebb belső gáznyomásnál történik könnyebben lesz robbanásos a kitörés sok piroklasztikum

Kitörési típusok a Marson Kis gravitáció: kitörési felhők intenzívebb emelkedése magasabb kitörési felhők kis légnyomás horizontálisan óriási felhők alkalmanként bolygó méretű kihullási zóna ritkább légkör kisebb gázssűrűség a kitörési felhőben kevesebb szállított anyag

Tharsis-hátság Mars egész fejlődéstörténete alatt aktív globális tektonikus hatás Valles Marineris területén 8 km vastag vulkáni összlet is korai légkör és víz pótlása áradások kiváltása légköri H 2 O csapdázás szuperplum?

Vulkáni felépítmények földénél kisebb belső hőforrások vastag kőzetburok nincs lemeztektonika (tartósan) forró foltok állandó helyen táplálnak vulkánokat hosszú időskálájú aktivitás nagyméretű vulkáni felépítmények

Vulkáni felépítmények: pajzsvulkánok, paterák kis viszkozitású lávák lapos vulkáni kúpok rendkívül lapos paterák: finom piroklasztikum

Egyéb vulkáni képződmények Lávacsatornák Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület

Egyéb vulkáni képződmények Lávacsatornák Kalderák Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület

Egyéb vulkáni képződmények Lávacsatornák Kalderák Pszeudokráterek Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület

Egyéb vulkáni képződmények Lávacsatornák Kalderák Pszeudokráterek Nagy lávatáblák Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület

Vulkánok területi eloszlása forró foltokhoz kapcsolódó nem vonalak mentén (bár Pavonis, Ascreus, Arsia vonal mentén) nagy vulkáni hátságok: Tharsis Elysium Hellas környéke Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület

Vulkáni kőzetek marsmeteoritok: főleg bazalt bazalt, alárendelten andezit bazalt: oszlopos elválás THE DISCOVERY OF COLUMNAR JOINTING ON MARS. Moses P. Milazzo1, Windy L. Jaeger2, Laszlo P. Keszthelyi2, Alfred S. McEwen1, Ross A. Beyer3, and the HiRISE Team, Lunar and Planetary Science XXXIX (2008) 2062

Vulkáni kőzetek marsmeteoritok: főleg bazalt bazalt, alárendelten andezit bazalt: oszlopos elválás térbeli elterjedés: bazalt főleg délen andezit, bazaltandezit főleg északon egybevág az elgondolással, hogy északon tovább tartott/intenzívebb volt a hőkiáramlás erősebb differenciáció de igen bizonytalanak a mérések! bazalt andezit Bandfield et al, Science 2000 Using MGS-TES data Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület

Vulkán jég kölcsönhatások forró hulló vulkanitok: permafroszt olvasztás víz feltörések (áradásos csatornák) lávafolyások vízfolyások öszekapcsolódása (Elysum, Tharsis) pólussapka olvasztás Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület

Vulkán jég kölcsönhatások Jég olvasztás kiömlött láva, kihullott pirokalsztikum EPISODIC GEOLOGIC EVOLUTION OF MARSGerhard Neukum, European Mars Science and Exploration Conference: Mars Express & ExoMarsESA-ESTEC, Noordwijk (NL), 12-16 November 2007 Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület

Vulkán jég kölcsönhatások Jég olvasztás kiömlött láva, kihullott pirokalsztikum Ismétőldés (?): H 2 O kiválás vulkánkitörés olvadás lávafolyás kiszáradt vulkanitok EPISODIC GEOLOGIC EVOLUTION OF MARSGerhard Neukum, European Mars Science and Exploration Conference: Mars Express & ExoMarsESA-ESTEC, Noordwijk (NL), 12-16 November 2007

Vulkán jég kölcsönhatások Jég olvasztás MEGAOUTFLO(W) ciklusok vulkanizmustól induló globális felszínalakulási időszakok vulkáni képződmények felépülése juvenilis gáz kibocsátása a légkörbe krioszféra olvasztás áradásos csatornák keletkezése állóvízek keletkezése, befagyása megemelkedő légköri H 2 O koncentráció és erősebb illókörforgás savasabbá váló felszíni kémiai környezet Pólussapka alatti vulkánok: délien északon 2008: 284 db Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület

Vulkán jég kölcsönhatások Freatomagmás kitörések magma + víz robbanásos kitörés főleg Athabasca Valles: kúpok, kerekded mélyedések 5-50 m átmérő, lejtőszög ~30 cementált poranyag főleg ahol vékony a láva könnyebb gáz kiszökés Freatomagmás vulkáni kúp mezők MORPHOLOGIC CHARACTERISTICS AND GLOBAL DISTRIBUTION OF PHREATO-VOLCANIC CONSTRUCTS ON MARS AS SEEN BY HiRISE. W. L. Jaeger1, L. P. Keszthelyi1, D. M. Galuszka1, R. L. Kirk1, and the HiRISE Team, Lunar and Planetary Science XXXIX (2008) 2428 Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület

Vulkanikus aktivitás története déli felföldek vulkánjai Tharsis, Elysium-hátság fő vulkáni képződményei Tharsis, Elysium-hátság fiatal vulkánjai primitív magma differenciált magma frakcionációs paraméter több vulkanit alacsonyabb, laposabb vulkánok kiterjedt magma források kevesebb vulkanit magasabb, meredekebb vulkánok lokális magma források

Vulkanizmus: Noachian ((4,5) 4,0-3,8) kiterjedt (hasadék?) vulkanizmus északi síkságok feltöltése Valley Marineris felnyílásának fő időszaka déli pólussapka alatti vulkanizmus olvadás, vízfeltörés paterák keletkezése Tharsis-hátsághoz kapcsolódó törések kialakulása Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület

Vulkanizmus: Hesperian (3,9-3,1) kiterjedt (hasadék?) vulkanizmus északi síkságok feltöltése Valley Marineris felnyílásának fő időszaka déli pólussapka alatti vulkanizmus olvadás, vízfeltörés paterák keletkezése Tharsis-hátsághoz kapcsolódó törések kialakulása Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület

Vulkanizmus napjainkban? aktivitás a elmúlt 4,5 milliárd évben eltérő időpontokban valószínűtlen, hogy pont most ért véget magmakamrák ~nagyok lehetnek legintenzívebb nyomok 3,7-3,3 milliárd éve utána globális változás? (savasabb, szárazabb bolygó) Tharsis-hátság: utoljára 5-20 millió éve Elysium: Athabasca Vallis: utóbbi 100 millió élvben, de jégtáblák akár 10 millió éve is lehetett aktivitás északi sarkvidék: nagyon fiatal vulkáni képződmények (?) de inkább mások geotermikusan aktív forró terület nem mutatkozik légköri metán: vulkanikus/fotokémiai/biogén? Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület

Belső erők időbeli változása Földénél kisebb tömeg: adott tömegre nagyobb felület gyorsabb kihűlés belső energiaforrások gyorsabb csökkenése gyengülő vulkanizmus keményedő és vastagodó kőzetburok Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület

Vulkanizmus szerepe a bolygófejlődésben Kezdetekben erős vulkáni aktivitás gázkibocsátás H2O kibocsátás üvegházhatás erősítése magasabb geotermikus gradiens visszahulló vulkanitok olvasztó hatása Halvány ősnap paradoxon Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület

Vulkanizmus szerepe a bolygófejlődésben Vulkanizmus időbeli változása legerősebb kezdetekben 2-3 milliárd éve erősen gyengült legfrissebb nyomok: 5-20 millió éves Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület

Mars helyzete a bolygók között vulkanotektonikus aktivitás és fejlettség szerint Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület