Hladké pláně Merkuru aneb doklad výlevného vulkanismu

Merkur dlouho odolával našemu průzkumu. Pozice planety blízko Slunce znesnadňuje přímé pozorování pozemskými teleskopy a jeho pozice uvnitř gravitační studny Slunce pro změnu klade velké nároky na konstruktéry sond. Proto byl jeho povrch poprvé vyfotografován až v 70. letech 20. století, kdy americká sonda Mariner 10 pořídila během třech průletů snímky zachycující přibližně 45 % jeho povrchu. Na fotografiích bylo možné spatřit krajinu podobající se na první pohled Měsíci – tedy povrch silně posetý impaktními krátery. Snímky neodhalily žádné výrazné sopečné kužele, které tak dobře známe ze Země či Marsu. Nicméně při detailním pohledu si vědci všimli, že část vyfotografovaného povrchu je tvořena dvěma hladkými pláněmi, značně připomínající vzhledem měsíční moře (mare). Mezi vědci se následně strhla diskuse o jejich vzniku. Jsou pláně vyplněny materiálem pocházejícím ze sopečné činnosti či z fluidizace materiálu (v originále fluidized ejecta) vyvrženého do okolí srážkou Merkuru s cizím tělesem? Diskuse zůstala mezi vědci živá až do roku 2008, kdy k Merkuru doletěla americká sonda MESSENGER nabízející odpověď.

Pohled na část hladké pláně na Merkuru, která byla výrazně ovlivněna tektonickými pochody. Na snímku jsou vidět tzv. wrinkle ridges, vystouplé útvary vzniklé během stlačování kůry. Zdroj: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington.

MESSENGERu se postupně povedlo vyfotografovat téměř celý povrch Merkuru. Na nových fotografiích bylo jasně patrné, že velké části planety jsou pokryty různě silnou vrstvou materiálu skrývající starší povrch. Konkrétně vědci spatřili, jak hladká vrstva pokrývá starší impaktní krátery, dnes se projevující jen jako mělké deprese či jako vystupující okraje vyplněných kráterů. Fotografie dále umožnily zjistit vztah jednotlivých geologických jednotek vůči sobě a to konkrétně jak na sobě vrstvy leží (určit tedy tzv. superpozici). Vybaveni touto znalostí mohli vědci vyřešit otázku jejich vzniku. Ve většině případů totiž hladké pláně nelze spojit s impaktními krátery v okolí. To vylučovalo teorii s přispěním fluidizace materiálu vlivem impaktu cizího tělesa. Jako bonus některé fotografie zaznamenaly útvary podobající se čelům lávových proudů známým ze Země či Marsu. Dalším dílkem k objasnění vzniku bylo pozorování několika údolí se strmými svahy, zdánlivě připomínajícími kaňony řek. Nicméně, co by tak mohlo téci na Merkuru? Na planetě bez atmosféry? Pozornost se stočila na lávu. Ta má totiž schopnost také vytvářet koryta a to vlivem procesu tepelné eroze. Jak po povrchu teče velice pohyblivá láva o vysoké teplotě, část svého tepla předává podloží. To se může částečně roztavit. Nově roztavené horniny splynou s původní lávou, načež jsou unášeny z místa vzniku pryč. Na jejich původním místě následně vzniká údolí podobné korytu. Když k těmto pozorováním připočteme výsledky z rentgenového spektrometru na palubě sondy MESSENGER, které ukázaly, že většinu povrchu Merkuru tvoří hořčíkem bohatý, ale hliníkem, vápníkem a železem chudý bazalt, postupně přestaneme mít pochyby o původu tohoto materiálu. Naprostá většina hladkých plání tak vznikla vlivem sopečné činnosti.

Hladké pláně pokrývají okolo 27 % povrchu planety a jejich rozložení, jak je vidět z obrázku níže, je v podstatě globální. Největší z plání je tzv. Severní sopečná pláň (v originále Northern Volcanic Plain) ležící na severní polokouli. Tato pláň zabírá 6 % z celkové plochy povrchu planety. Z datování povrchu pomocí počítání impaktních kráterů vyšlo najevo, že pláně mají víceméně podobný věk a to okolo 3,7 až 3,8 miliardy let. To naznačuje, že vznikly během jedné výrazné sopečné události spojené s extenzivním tavením pláště Merkuru (nicméně pro úplnost dodejme, že některé menší pláně vznikly v době přibližně před 1 miliardou let).

Distribuce_sopek_na_Merkuru

Mapa ukazuje rozložení vulkanismu na povrchu Merkuru. Jak je vidět, většina hladkých plání (vyznačeny červeně) se nachází na severní polokouli planety, nicméně jejich rozložení je v podstatě globální. Upraveno z Platz a kolektiv (2014).

Nicméně, když se dobře podíváte na mapu Merkuru, tak zjistíte, že výskyt hladkých plání není nahodilý. Většinou se totiž nachází uvnitř starších impaktních struktur. To vyvolává otázku, jestli jejich vznik nemůže být spojen s dopady těles na povrch Merkuru. Ve vědecké literatuře existuje hypotéza, že velké impakty by mohly zapříčinit vulkanismus vlivem uvolněného tepla či výzdvihu korových nebo plášťovách hornin blíže k povrchu, ale ta nikdy nebyla přesvědčivě prokázána. V případě Merkuru se ale zdá, že impakty i přes to vulkanismus skutečně způsobily, jelikož pozměnily tektonické poměry na planetě. Jak totiž Merkur chladne, tak se postupně smršťuje (podle nejnovějších měření se planeta od svého vzniku zmenšila o 7 km). Zmenšování tělesa má za následek, že kůra je v kompresivním režimu, je tedy stlačována do sebe. Tím dochází k uzavírání puklin v kůře planety, po kterých by mohlo magma případně vystupovat k povrchu. Nyní si představme situaci, že takto stlačenou skořápku najednou něco poškodí, například dostatečně velký impakt. Nahromaděné magma má najednou možnost, jak se snadno dostat k povrchu, zde se rozlít a vyplnit dopadovou depresi.

Ať už ale byla příčina výstupu magmatu k povrchu jakákoliv, výsledkem byl masivní výlevný (efuzivní) vulkanismus pokrývající významnou část povrchu planety. Tento vulkanismus proběhl relativně krátce po vzniku Merkuru, před 3,7 až 3,8 miliardy let. Nezanechal za sebou sopky, jaké známe ze Země či z Marsu, ale rozsáhlé lávové planiny vyplňující staré impaktní krátery, podobně jako v případě pozemského Měsíce. Tyto pláně, společně s projevy explozivního vulkanismu, nám tak poskytují důkaz toho, že Merkur byla planeta, jejíž povrch významně utvářela sopečná činnost.

Napsat komentář