Historia tektoniczna, magmowa i hydrotermalna Marsa
Kierunek ewolucji Marsa wytyczała ewolucja regionu Tharsis, który emitował większość wewnętrznego ciepła planety przez ostatnie cztery miliardy lat. Ten fascynujący obszar, który obejmuje jedną trzecią powierzchni Marsa, kontrolował na przykład pole naprężeń w całej skorupie marsjańskiej jak i sieć wodną na całej planecie. W CBK PAN badamy historię wulkanów Tharsis oraz ich deformację tektoniczną w kontekście całego obszaru Tharsis. Tworzymy mapy geologiczne z użyciem innowacyjnych narzędzi; będą one udostępniane w ramach infrastruktury badawczej Europlanet (projekt GMAP). Ciepło z wnętrza planety nadal wędruje ku powierzchni i do atmosfery dzięki wulkanom znajdującym się na Tharsis, powodując przepływy lawy, odkształcenia skorupy, aktywność hydrotermalną, a wreszcie ucieczkę gazów wulkanicznych i hydrotermalnych do atmosfery. Podjęliśmy się śledzenia tych procesów przy pomocy wszystkich istotnych danych orbitalnych, które dostarczają informacji o ukształtowaniu powierzchni Marsa, jego mineralogii i anomaliach temperaturowych. Jest to część obszernego projektu EXOMHYDR (2017–2021), finansowanego w ramach programu TEAM FNP.
Nowe odkrycia dotyczące wczesnych procesów tektonicznych na Marsie
Głębokie kaniony Valles Marineris odsłaniają najstarsze skały na Marsie i pokazują rozwój planety w tamtym czasie. Na tych obszarach znaleźliśmy dowody na niezwykle złożoną, wielkoskalową deformację skał i podjęliśmy próbę ich scharakteryzowania. Analizy te stanowią trzon grantu finansowanego przez NCN w okresie od 2016 do 2021 roku.
Koncentracja wód podziemnych w strefie równikowej
Obszar Valles Marineris to również miejsce gdzie przyrząd FREND misji ExoMars TGO odkrył niedawno najwyższe stężenie wodoru na Marsie (pomijając bieguny), na niewielkiej głębokości. Współpracujemy z zespołem naukowym FREND, aby określić geologiczne źródło tego wodoru.
Tajemnicze pola stożków
Kilka nizinnych obszarów Marsa (Isidis, Chryse i Acidalia planitiae) jest pokrytych przez pola małych stożków, których pochodzenie próbujemy obecnie wyjaśnić w kontekście aktywności wulkanicznej na obszarze Syrtis Major.
W naszych badaniach wykorzystujemy dane z instrumentów następujących misji kosmicznych: Mars Express (PFS, OMEGA, HRSC), Mars Reconnaissance Orbiter (HiRISE, CTX, CRISM, SHARAD), Mars Odyssey (THEMIS) oraz ExoMars TGO (CaSSIS, NOMAD, FREND). Zrozumienie geologii planet skalistych wymaga jednak zrozumienia jak podobne procesy przebiegają na Ziemi, gdzie oprócz danych orbitalnych dysponujemy danymi terenowymi.
Ziemskie analogi
Niemal od początku historii Marsa region Tharsis był źródłem większości wewnętrznego ciepła uchodzącego przez powierzchnię, wytwarzając ogromną ilość lawy i prowadząc do intensywnych deformacji tektonicznych w litosferze. Ze względu na kenozoiczną plamę gorąca (ang. hotspot), Róg Afryki (Półwysep Somalijski), znajdujący się na północnym krańcu Wielkich Rowów Afrykańskich, od dawna jest wykorzystywany jako ziemski analog do badania procesów, które ukształtowały Tharsis. Aby uzyskać lepszy wgląd w procesy zachodzące na obszarze Tharsis, od wielu lat prowadzone są szczegółowe badania dotyczące magmatyzmu i ewolucji tektonicznej podczas ery kenozoicznej w Etiopii i Somalii. W tym celu używamy podobnych danych orbitalnych, ale weryfikujemy je również podczas prac terenowych (geologia, hydrologia) oraz korzystając z danych geofizycznych pozyskanych z pokładu samolotu (magnetycznych, grawitacyjnych). Na przykład, w 2018 roku rozpoczęliśmy badania mające na celu scharakteryzowanie i monitorowanie aktywności hydrotermalnej w jeziorze Asale w Afar w Etiopii, które jest kontrolowane przez złożone zależności pomiędzy ekstensją tektoniczną, intruzjami magmy i sedymentacją soli. Ta ziemska sytuacja przypomina to co widzimy w niektórych strefach ryftowych na Marsie. Ekstremalne warunki panujące w jeziorze Asale interesują także badaczy ze względu na obecność ekstremofili w niektórych miejscach, szczególnie w miejscu wypływu wód hydrotermalnych obszaru wulkanu Dallol. Badania zostały sfinansowane w ramach projektu Europlanet, a także grantów ESA i Planet Labs.
Ziemskie skały są używane są do badań w roli analogów materiałów zidentyfikowanych na powierzchni Marsa. Wykonaliśmy szereg analiz spektrometrycznych skał bazaltowych przeobrażonych w różnych warunkach środowiskowych, co miało pomóc określić środowiska przeobrażeń hydrotermalnych na Marsie. Obszerny zbiór widm został umieszczony w bazie danych SOSYPOL, będącej częścią infrastruktury Europlanet SSHADE.
Koncepcje misji kosmicznych
Mamy innowacyjne pomysły dotyczące eksploracji Księżyca, Marsa i innych planet pod kątem geologicznym. Jeden z nich zaowocował koncepcją skoczka planetarnego Galago, oraz Hopter, obecnie opracowywanego w ramach umowy z Astroniką jako prototyp do eksploracji Księżyca. Z kolei we współpracy z Zakładem Fizyki Słońca we Wrocławiu powstaje MIRORES, spektrometr w zakresie dalekiej podczerwieni, służący do identyfikacji z poziomu orbity rud metali na powierzchni Marsa, który będzie rozwijany w najbliższej przyszłości.
