Jak a kdy vznikly sopky na Marsu?

Sopečná činnost na Marsu

Mars, s přibližně polovičním průměrem ve srovnání se Zemí, je čtvrtá planeta naší soustavy směrem od Slunce. Až do první návštěvy sondy na této planetě panovala představa, že je pomalu umírajícím světem. K tomu přispělo v 19. století i rozšíření představy o existenci marsovských kanálů, údajně vybudovaných inteligentními tvory, rozvádějícími vodu z oblastí pólů k vysychajícím oblastem rovníku.  Fotografie povrchu však ukázaly planetu jako těleso pokryté nejen krátery po dopadech cizích těles (tzv. impaktní krátery), ale i rozsáhlými pouštěmi a na některých místech dokonce vysokými horami. Pozdější výzkum ukázal, že historie Marsu byla z geologického úhlu pohledu nesmírně bohatá. Sondy odhalily zvláštní neimpaktní krátery na vrcholcích hor, stovky kilometrů dlouhé praskliny protínající povrch Marsu a rozsáhlá lávová pole. Všechny získané informace vedly vulkanology, vědce zkoumající sopky, k poznatku, že dříve na povrchu Marsu panovala rozsáhlá a bohatá sopečná činnost, jež vytvořila současnou tvář planety.

Foto: Detailní mapa vulanicko-tektonické oblasti Tharsis s popsanými hlavními sopkami a útvary na povrchu Marsu. (Zdroj:MOLA/NASA)

Olympus Mons - nejvyšší hora Sluneční soustavy

Sopečná činnost na Marsu se odehrávala ve dvou hlavních oblastech. Menší centrum sopečné činnosti se nachází kolem sopky Elysium Mons na severní polokouli planety. Pro vulkanology je však zajímavější rozsáhlá tektonicko-sopečná oblast Tharsis, dosahující šířky přes 4000 km a výšky 10 kilometrů. Oblast Tharsis leží poblíž rovníku na západní polokouli planety, na hranici mezi krátery posetou a vyvýšenou jižní polokoulí a hladší severní polokoulí. V Tharsis se nachází 12 velkých sopek, včetně největší hory Sluneční soustavy, štítové sopky Olympus Mons, vysoké přes 22 kilometrů a široké přes 600 kilometrů. Ve srovnání s nejvyšší horou Země Mount Everestem, je tak štítová sopka Olympus Mons téměř dva a půl krát vyšší, a pokud by se nacházela na Zemi, svojí rozlohou by pokryla například větší část sousedního Německa.  Mimo těchto 12 velkých sopek, je současný povrch Tharsis pokryt desítkami malých sopek vysokých pouze několik desítek až stovek metrů a širokých desítky kilometrů. Tyto velice nízké štítové sopky jsou pokryty množstvím lávových proudů vycházejících z jícnů sopek a kilometry dlouhými prasklinami nacházejícími se v jejich blízkém i širokém okolí. Lávové proudy, jež pokryly desítky tisíc kilometrů čtverečních sice skryly před sondami starší povrch Marsu, ale společně se sopkami umožňují zkoumat, kdy došlo k jejich vzniku.

Foto: Na fotografii se nachází nejvyšší hora Sluneční soustavy, Olympus Mons. Jedná se o štítovou sopku s několikanásobným sopečným kráterem, tzv. kalderou, na vrcholku. (Zdroj: Viking 1/NASA)

Jak se určuje stáří těles na jiných planetách?

Vědní obor zkoumající staří různých horninových celků na povrchu planet se v geologii nazývá stratigrafie. Samotné určování staří může probíhat porovnáváním vzájemných vztahů mezi vrstvami hornin. V takovém případě hovoříme o relativní stratigrafii, jelikož se nedozvíme skutečné stáří hornin, ale pouze to, která z nich je mladší a která starší. Pokud máme ale možnost studovat horninové vzorky přímo v laboratořích, můžeme jejich analýzou určit skutečné stáří, v takovém případě hovoříme o absolutní stratigrafii. Vědci zatím nemají možnost studovat horniny dovezené z Marsu a analyzovat je v laboratořích, proto si musí vypomáhat jinou metodou pro určování absolutního stáří hornin. Tato metoda je založena na počítání množství kráterů vzniklých srážkou s jiným kosmickým tělesem na určité části povrchu planety. Obecně platí, že čím více impaktních kráterů se v určitém místě nachází, tím starší toto místo je. A opačně, pokud na některém místě impaktní krátery nejsou, musí být toto místo mladé. Díky  horninám získaným z  povrchu Měsíce jsme byli v laboratořích schopni určit jejich přesné stáří . Následně vědci spočetli množství impaktních kráterů z oblastí, odkud tyto horniny na Měsíci pocházely,  tím získali statistickou představu, kolik impaktních kráterů se nachází v různě starých oblastech a odvodili tak vztah pro Měsíc. Za předpokladu, že množství srážek mezi planetami a kosmickými tělesy byl ve vnitřní části Sluneční soustavy podobný, je následně možné odvodit i podobný vztah pro Mars.

Počítání množství kráterů na svazích štítových sopek, jež představují místy nejmladší povrch Marsu, tak umožňuje určit i jejich stáří. Jejich věk však nezjistíme s přesností na jednotlivé roky a výpočty budou mít pravděpodobně  poměrně vysokou chybu v řádech desítek procent, nicméně geologové pracují s časovým měřítkem čtyři a půl miliardy let. Informace, zda sopka například vznikla před miliardou nebo stovkou miliónů let, je obrovsky užitečná a může pomoci pochopit vývoj planety Mars.

Foto: Na snímku se nachází typický zástupce nízkých štítových sopek s dobře patrnými lávovými proudy tvořící kužel sopky. Sopka se nachází v sopečné kaldeře štítové sopky Arsia Mons. (Zdroj: CTX/NASA)

Mars měl i přes svou malou velikost dostatečný zdroj tepla

Ještě před několika desítkami let panovala představa, že Mars byl sopečně aktivní převážně na počátku své historie, tedy krátce po svém vzniku. Výzkum nízkých štítových sopek přinesl ale poznatek, že v oblasti Tharsis probíhala široce rozšířená sopečná činnost přibližně před 100 milióny let, čili mnohem později, než se vědci původně v minulém století domnívali. Znamená to, že Mars i přes svou malou velikost měl dostatečný zdroj vnitřního tepla, jenž umožnil částečné tavení hornin ve větších hloubkách   planety a jejich výstup k povrchu. Před stovkou miliónů let byl Mars sopečně aktivní, což vedlo ke změnám na jeho povrchu a  překrytí starších oblastí mladší lávou. Tento výzkum podpořil předchozí vědecké studie z počátku 21. století, jež uváděly stáří některých lávových proudů na svazích Olympus Mons s přesností pouze na několik miliónů let. Byl to další střípek do velké skládačky, díky níž se snažíme pochopit a vysvětlit nejen vznik a vývoj Marsu, ale i jak k tomuto vývoji přispěla sopečná činnost, jak a kdy se odehrávala a zda by se sopečná činnost na Marsu nemohla v budoucnosti i opakovat.

Jednoho dne, až se člověk odhodlá opustit planetu Zemi a zamíří do nekonečného vesmíru, bude nutné znát odpovědi na množství otázek souvisejících se vznikem a vývojem jiných planet Sluneční soustavy. Vědecký výzkum neustále přináší nové odpovědi, jež k pochopení těchto souvislostí mohou přispět.