Эволюция тектономагматических процессов в развитии планет земной группы

Этo paдapный cнимoк ceвepнoй пoляpнoй oблacти Mepкуpия c дaнными MESSENGER. Kpупныe зaлeжи льдa cпpятaны нa глубинe или cтeнax удapныx кpaтepoв

Ha cнимкe пoкaзaнo, кaк coлнeчный cвeт дocтигaeт глубины кpaтepa Пpoкoфьeвa. Ho учacтки, пoвepнутыe к ceвepу, пpeбывaют в cтaбильнoй тeни

Данные межпланетного аппарата «Мессенджер» показали, что магнитному полю Меркурия от 3,7 до 3,9 миллиардов лет.
Информация была получена в начале 2015 года, когда аппарат пролетал близ поверхности Меркурия.
Магнитометры «Мессенджера» зарегистрировали остаточный магнетизм горных пород планеты.
Анализ данных позволяет предположить, что магнитное поле Меркурия возникло за счет динамических процессов во внешнем жидком ядре планеты в начале ее существования.
Оставленные в породах напряженности сильно варьируются, достигая средних земных значений.
Это хорошо согласуется с выявленным «Мессенджером» элементным составом Меркурия, с низким содержанием железа.

Одно из первых изображений поверхности Меркурия, сделанных крупным планом. На снимке показана поверхность, рядом с кратером Хокусай (29 марта 2011)

Новая гипсометрическая карта Венеры: полушарие с центральным меридианом 0°.

Земля Иштар плато Лакшми и горы Максвелла.

Рис. Фото горы Маат высотой 8 км.

Область Эйстлы (Eistla Regio; 22° с.ш. и 359° в.д.): а) потоки лавы разлились на сотни километров вниз по обрушенным склонам вулканов, на горизонте видны горы Сив (высота 2 км) и Гула (3 км);
б) гора Гула (Gula Mons) со сглаженной вершиной и выступами лавовых образований. Трехмерное изображение создано по данным АМС «Магеллан», цветовая гамма приведена в соответствие со снимками АМС «Венера-13 и –14». 1990 – 1992 гг. NASA – JPL.

Равнина Леды (Leda Planitia; 41° с.ш. и 52° в.д.). Одно из типичных старых геологических ландшафтов на Венере возрастом около 1 млн. лет: хаотичные разрушившиеся горные цепи с вулканическими потоками возвышаются над равнинной местностью. Кольцевая структура (внизу слева) – ударный кратер Элоизий (Heloise) диаметром 40 км. АМС «Магеллан», 1990 – 1992 гг. NASA – JPL.

Тессера в области Альфа (Alpha Regio). Хорошо виден сложный рисунок образований с взаимно пересекающимися хребтами и долинами. Подобные формы рельефа – одни из самых древних на Венере. Изображение охватывает площадь 125 × 150 км. АМС «Магеллан», 1990 – 1992 гг. NASA – JPL.

Древнее русло реки

Кратер Holden, снимок ESA

Панорама горы Шарп, полученная Curiosity на 170 сол (марсианский день)

Визуализация далекого прошлого Марса

Вывод 1
Все земные планетные тела развивались по исходному сценарию. На примере Земли и Луны выяснено, что формирование их первичных кор началось в процессе затвердевания глобальных магматических «океанов», происходившего снизу вверх из-за разницы величин адиабатического градиента и градиента точки плавления. В результате этого к поверхности планет «сгонялись» наиболее легкоплавкие компоненты, накопившиеся в процессе кристаллизационной дифференциации расплава.

Вывод 1-2
В итоге на Земле образовалась первичная сиалическая кора, а на Луне – базитовая, что объясняется разной первичной глубиной «океанов». Эти первичные коры сохранились в пределах континентов, в значительной мере определяя их строение и вещественный состав. Образованием первичной коры объясняется и первичное истощение мантий Земли и Луны легкоплавкими компонентами. Составы кор на континентах (землях) Венеры и Марсы также образованы более легким материалом и, очевидно, формировались аналогичным образом.

Вывод 2
Главной особенностью строения всех рассматриваемых планетных тел является наличие двух типов коры: древней «континентальной», сохранившейся на участках поднятого рельефа, и молодой «базальтовой», которой сложены обширные низменности на крупных планетах и округлые «моря» на Луне. Ситуация на Меркурии сейчас неясна. Судя по результатам изучения магматизма Земли и Луны, для первых стадий их развития характерны высоко-Mg расплавы, происшедшие за счет вещества истощенной мантии и образующие мантийные термические суперплюмы первого поколения.

Вывод 3
На средних стадиях развития Земли и Луны, а также других земных планет имел место необратимый перелом в их развитии, связываемый с появлением у них жидких металлических ядер. Это согласуется с максимальной напряженностью их магнитных полей на критических рубежах – 2.3-2.2 млрд. лет назад на Земле и 3.9 млрд. лет на Луне.

Вывод 3-2
Это инициировало подъем мантийных суперплюмов второго поколения (термохимических), вещество которых было обогащено Fe, Ti, несовместимыми элементами и флюидными компонентами. Головные части этих суперплюмов растекались уже на умеренных глубинах, приводя к существенным трансформациям верхних оболочек планет и постепенной замене их первичных кор континентального типа на вторичные, базальтовые.

Вывод 4
На Земле смена характера тектономагматической активности в среднем палеопротерозое сопровождалась и сменой экологической обстановки на ее поверхности, в частности, появлением кислородной атмосферы, углеводородов, фосфоритов, изменением в химизме воды Мирового океана и изотопии карбонатных осадков. Тогда же началось и формированием аэробных организмов. Значительные изменения в экологических обстановках сопровождали аналогичные процессы на Марсе и Венере.

Вывод 5
Из всего этого следует, что среднем палеопротерозое в тектономагматические процессы стало вовлекаться принципиально новое вещество, которое ранее было «законсервировано» в глубоких частях планет. Это возможно только в том случае, когда планетные тела изначально имели гетерогенную структуру (с железным ядром и силикатной мантией, образованной хондритовым веществом), а их разогрев происходил сверху вниз путем прохождения «тепловой волны», сопровождаясь одновременным охлаждением внешних оболочек.

Вывод 6
На примере Земли и Луны выяснено, что при прохождении такой «волной» силикатных мантий формировались термические мантийные плюмы первого поколения. При достижении «волной» ядра, состав которого был близок к низкотемпературной эвтектике Fe+FeS, оно расплавилось, дав начало термохимическим суперплюмам второго поколения.

Вывод 7
Возникновение тепловой «волны» связывается с ускорением вращения новообразованных планет вокруг своих осей, вызванном сокращением их радиусов из-за уплотнения вещества. После завершения этого процесса режим вращения планет стабилизировался и они вступили во второй этап своего развития. К настоящему времени ядро Земли затвердело частично, а Луны, Марса, Венеры и, возможно, Меркурия – полностью, о чем свидетельствует слабая напряженность или практически полное отсутствие у них магнитного поля и современной тектономагматической активности.