Θαρσίς

Η Θαρσίς (Tharsis) είναι ένα τεράστιο ηφαιστειογενές υψίπεδο που απλώνεται σε μεγάλο μέρος της τροπικής ζώνης του δυτικού ημισφαιρίου του πλανήτη Άρη. Η διαστάσεων ηπείρου περιοχή αυτή φιλοξενεί τα μεγαλύτερα ηφαίστεια σε ολόκληρο το Ηλιακό Σύστημα, μεταξύ των οποίων τα τρία τεράστια Αρσία, Παβόνις και Ασκραίο, που είναι γνωστά από κοινού ως Όρη Θαρσίδος. Το υψηλότερο ηφαίστειο του πλανήτη (και του Ηλιακού Συστήματος), το όρος `Ολυμπος, συνδέεται μεν με τη Θαρσίδα, αλλά για την ακρίβεια βρίσκεται μόλις έξω από το δυτικό της άκρο. Το όνομα «Θαρσίς» είναι η εξελληνισμένη (και εκλατινισμένη) μεταγραφή της βιβλικής λέξεως Tarshish, που ήταν η ονομασία της γης στο δυτικό άκρο του τότε γνωστού κόσμου και οι κάτοικοί της αναφέρονται ως «Θάρσεις» στην ελληνική μετάφραση των Ο΄ της Γενέσεως (ι΄ 4).

Θέση και διαστάσεις

Το όνομα Θαρσίς χρησιμοποιείται συχνά με ευρύτερη έννοια, για να περιγράψει τη μεγέθους ηπείρου περιοχή υψωμένης επιφάνειας με κέντρο σχεδόν στον ισημερινό και σε αρειογραφικό μήκος 265° Α (σε αυτό το σύστημα όλα τα μήκη είναι ανατολικά, από 0 ως 360°). Αυτό είναι το λεγόμενο «Εξόγκωμα της Θαρσίδος» ή «Ανύψωση της Θαρσίδος» και κυριαρχεί στο δυτικό ημισφαίριο του πλανήτη, όντας το μεγαλύτερο τοπογραφικό χαρακτηριστικό του.
Η Θαρσίς δεν έχει επακριβώς ορισμένα σύνορα και έτσι είναι δύσκολο να δοθούν ακριβείς διαστάσεις για αυτή. Σε γενικές γραμμές, το εξόγκωμα έχει διάμετρο περίπου 5000 km και ύψος μέχρι 7 km (εξαιρώντας τα ηφαίστεια, που έχουν πολύ υψηλότερες κορυφές). Εκτείνεται κατά προσέγγιση από την πεδιάδα Αμαζονίς (αρειογραφικό μήκος 215° Α) στα δυτικά μέχρι την πεδιάδα Χρυσή (300°) στα ανατολικά. Το Εξόγκωμα της Θαρσίδος είναι ελαφρώς επίμηκες, στη διεύθυνση βορρά-νότου, εκτεινόμενο από τις βόρειες υπώρειες του όρους Άλμπα (πλάτος περίπου 55°Β) μέχρι τη νότια πλευρά της Θαυμασίας (περ. 43°Ν). Ανάλογα με το πώς καθορίζονται τα όριά της, η Θαρσίς έχει έκταση 10 ως 30 εκατομμύρια km², δηλαδή μέχρι το 20% της συνολικής επιφανείας του πλανήτη.

Υποπεριοχές

Η περιοχή της Θαρσίδος σύγκειται από αρκετές γεωλογικώς διακριτές υποπεριοχές, με διαφορετικές ηλικίες και γεωτεκτονικές ιστορίες.
Κατ' αρχή η Θαρσίς χωρίζεται σε δύο ευρείες ανυψώσεις του αρειανού φλοιού, τη μία στο βόρειο και την άλλη στο νότιο ημισφαίριο. Η βόρεια ανύψωση σμίγει με χαμηλότερες περιοχές με ήπιο ανάγλυφο και λίγους κρατήρες. Σε αυτή την έκταση κυριαρχεί το όρος Άλμπα και οι εκτεταμένες ηφαιστειακές εκροές του. Το όρος αυτό είναι μοναδικό στον πλανήτη, τόσο μεγάλο και τοπογραφικώς διακριτό, ώστε θα μπορούσε να ληφθεί ως μία ηφαιστειακή περιοχή από μόνο του. Το αρχαιότερο μέρος της βόρειας ανυψώσεως αποτελείται από μία ευρεία ράχη που αντιστοιχεί στην περιοχή του Κεραυνίου Βυθίσματος. Η ράχη έχει διεύθυνση βορρά-νότου και συνιστά τμήμα του νοάχειου υποστρώματος επάνω στο οποίο υψώθηκε το όρος Άλμπα. Εκεί βρίσκονται και ροές λάβας από τα Κεραύνια ρήγματα, που είναι κάπως παλαιότερες από τις αμαζόνειες ροές που αποτελούν μεγάλο μέρος της κεντρικής Θαρσίδος στα νότια.
Το μεγαλύτερο μέρος της νότιας ανυψώσεως της Θαρσίδος (εικόνα: Συρία-Θαυμασία) έχει μία παλαιότερη επιφάνεια με περισσότερους κρατήρες. Το δυτικό της όριο βρίσκεται στις λάβες του υψιπέδου της Δαιδαλίας, τα οποία κατέρχονται απαλά προς τα νοτιοδυτικά ως τη Μεμνονία και τη Γη των Σειρήνων. Στα ανατολικά, η νότια ανύψωση της Θαρσίδος αποτελείται από το μεγάλο συγκρότημα της Συρίας-Θαυμασίας, μία αινιγματική, σχεδόν ορθογώνια παραλληλόγραμμη πλάκα ανασηκωμένου φλοιού πλάτους περί τα 3000 km. Η πλάκα αυτή τερματίζεται στα δυτικά από μία υψηλή ζώνη ρηγματώσεων (Claritas Fossae) και βουνών (την ορεινή Θαυμασία) που σχηματίζει ένα ευρύ τόξο, παρομοιασθέν ως προς το σχήμα με την ουρά ενός σκορπιού. Η Συρία-Θαυμασία καταλήγει προς τα βόρεια στον Λαβύρινθο της Νυκτός και τα δυτικά τρία τέταρτα της Κοιλάδας του Μάρινερ. Στα ανατολικά τερματίζεται από μία οροσειρά στη διεύθυνση βορρά-νότου που ονομάζεται Υψώματα του Κοπράτη. Τα όρια αυτά περιλαμβάνουν ένα ευρύ υψηλό υψίπεδο και μία αβαθή εσωτερική λεκάνη, τα υψίπεδα της Συρίας, του Σινά και του Ηλίου (Solis Planum). Τα μεγαλύτερα υψόμετρα στη Θαρσίδα βρίσκονται στο βόρειο Υψίπεδο της Συρίας, τον δυτικό Λαβύρινθο της Νυκτός και τις εκτάσεις ανατολικά του ηφαιστείου Αρσία.
Ανάμεσα στη βόρεια και στη νότια ανύψωση της Θαρσίδος κείται μία λιγότερο ευρεία περιοχή, που μπορεί να θεωρηθεί η «καθαυτό Θαρσίς» ή η κεντρική Θαρσίς. Ορίζεται από τα τρία μεγάλα Όρη Θαρσίδος (Αρσία, Παβόνις και Ασκραίο), μερικά μικρότερα ηφαίστεια και γειτονικές πεδιάδες σχετικώς νέων εκροών λάβας. Αυτές οι εκτάσεις λάβας κατέρχονται απαλά προς τα ανατολικά, όπου εγκολπώνουν τα παλαιότερα (εσπεριανά) εδάφη του Χάσματος της Ηχούς και της δυτικής Γης των Τεμπών. Στα δυτικά τα υψίπεδα της λάβας κατέρχονται προς ένα σύστημα μεγάλων κοιλάδων με κατεύθυνση προς τα βορειοδυτικά, που έχει πλάτος μέχρι 200 km. Αυτές οι κοιλάδες καταλήγουν στην Αμαζονίδα, διαχωρίζονται από μεγάλες παράλληλες ράχες σε σχήμα καρίνας πλοίου και μπορεί να είναι δημιουργήματα κατακλυσμιαίων πλημμυρών. Η κεντρική Θαρσίς έχει μήκος περίπου 3500 km.
Τέλος, το ογκώδες όρος Όλυμπος και οι συνδεδεμένες με αυτό εκροές λάβας και αποθέματα αποτελούν μία άλλη, ξεχωριστή υποπεριοχή της Θαρσίδος, με διάμετρο περί τα 1600 χιλιόμετρα, η οποία κείται εκτός του κυρίως τοπογραφικού υψιπέδου της Θαρσίδος αλλά σαφώς σχετίζεται με τις ηφαιστειακές διεργασίες που σχημάτισαν τη Θαρσίδα. Ο Όλυμπος είναι νεότερος από τα τρία «Όρη της Θαρσίδος».

Γεωλογία

Η Θαρσίς αποκαλείται συνήθως «ηφαιστειογενής-τεκτονική περιοχή», με την έννοια ότι είναι το αποτέλεσμα ηφαιστειακής δραστηριότητας και συνδεόμενων με αυτή τεκτονικών διαδικασιών που έχουν προκαλέσει εκτεταμένη παραμόρφωση του αρειανού φλοιού. Σύμφωνα με την επικρατούσα άποψη, η Θαρσίς βρίσκεται πάνω από μία θερμή κηλίδα, παρόμοια με εκείνη που πιστεύεται ότι βρίσκεται κάτω από τη Χαβάη. Η κηλίδα αυτή προκαλείται από μία ή περισσότερες στήλες βαθύτερου υλικού του μανδύα, που υψώνονται εξαιτίας της μικρότερης πυκνότητάς τους, και δημιουργεί ογκώδη αποθέματα μάγματος στον κατώτερο φλοιό, που απελευθερώνονται στην επιφάνεια ως λεπτόρρευστη βασαλτική λάβα. Επειδή ο `Αρης δεν έχει τεκτονικές πλάκες, η λάβα μπορεί να συγκεντρώνεται σε μία περιοχή επί δισεκατομμύρια γήινα έτη, παράγοντας κολοσσιαίες ηφαιστειακές δομές.
Στη Γη (και μάλλον και στον Άρη), το μάγμα κάτω από μία ηφαιστειακή περιοχή δεν εξέρχεται όλο στην επιφάνεια ως λάβα. Σημαντικό μέρος του σταματά μέσα στον φλοιό, όπου ψύχεται αργά και στερεοποιείται, σχηματίζοντας μεγάλες διεισδύσεις (πλούτωνες). Αν το μάγμα κινείται μέσα από κάθετες ρωγμές, παράγει σμήνη «σφήνες» που εκφράζονται στην επιφάνεια ως μακρές γραμμικές ρηγματώσεις (fossae) και αλυσίδες μικρών κρατήρων (catenae). Το μάγμα μπορεί επίσης να εισδύει μέσα στον φλοιό οριζοντίως, οπότε μπορεί να προκαλέσει θόλους και θραύσεις στον υπερκείμενο φλοιό. Επομένως, ο κύριος όγκος της Θαρσίδος μπορεί να αποτελείται από αυτά τα συγκροτήματα διεισδύσεων, εκτός από τις εκροές λάβας στην επιφάνεια.
Σχετικά με τη φύση της Θαρσίδος, ένα ερώτημα είναι το αν η ανύψωση οφείλεται κυρίως στην ενεργό άνωση από το υποκείμενο λοφίο του μανδύα που δημιουργεί τη θερμή κηλίδα, ή είναι απλώς μία μεγάλη, στατική μάζα ηφαιστειογενούς υλικού που στηρίζεται από την υποκείμενη λιθόσφαιρα. Η θεωρητική ανάλυση βαρυτομετρικών δεδομένων και η διάταξη των ρηγμάτων που περιβάλλουν τη Θαρσίδα υποδεικνύουν ότι το δεύτερο είναι πιθανότερο. Το τεράστιο βάρος της Θαρσίδος έχει προκαλέσει μεγάλες τάσεις στον φλοιό και συνακόλουθα τη γένεση μιας πλατιάς τάφρου στην περίμετρο της περιοχής. Επίσης, μία διάταξη ακτινωτών ρηγματώσεων που συγκλίνουν στο κέντρο του υψιπέδου και εκτείνονται σε μεγάλο μέρος της επιφάνειας του πλανήτη.
Γεωλογικές ενδείξεις, όπως η κατεύθυνση της ροής αρχαίων δικτύων κοιλάδων περί τη Θαρσίδα, ενισχύουν την άποψη ότι η ανύψωση της Θαρσίδας είχε συντελεσθεί κατά μεγάλο μέρος πριν το τέλος της Νοάχειας περιόδου, πριν από 3,7 δισεκατομμύρια γήινα έτη. Αντίθετα από τη μεγάλη ηλικία του υψιπέδου, οι ηφαιστειακές εκρήξεις στην περιοχή συνεχίσθηκαν σε ολόκληρη την αρειανή ιστορία και πιθανότατα διεδραμάτισαν σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη της ατμόσφαιρας και του κλίματος του πλανήτη. Κατά μία εκτίμηση, η Θαρσίς περιέχει περίπου 300 εκατομμύρια κυβικά χιλιόμετρα ηφαιστειογενούς υλικού. Υποθέτοντας ότι το μάγμα που σχημάτισε τη Θαρσίδα περιείχε διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) και υδρατμούς σε ποσοστά συγκρίσιμα με αυτά που μετρούνται στη χαβάειο βασαλτική λάβα, η συνολική ποσότητα των αερίων που εκλύθηκαν στην ατμόσφαιρα από τα μάγματα της Θαρσίδος θα μπορούσαν να δημιουργήσουν μία ατμόσφαιρα CO₂ με μιάμιση φορά την ατμοσφαιρική πίεση στη γήινη επιφάνεια και ένα στρώμα νερού που, αν κάλυπτε όλη την αρειανή επιφάνεια, θα είχε βάθος 120 μέτρα. Το αρειανό μάγμα πιθανώς περιέχει επίσης σημαντικές ποσότητες θείου και χλωρίου. Μαζί με νερό, αυτά τα στοιχεία παράγουν οξέα που μπορούν να διασπάσουν τα πρωταρχικά πετρώματα. Οι εκπομπές από τη Θαρσίδα και άλλα ηφαιστειακά κέντρα του πλανήτη είναι πιθανώς υπεύθυνες για μία πρώιμη περίοδο (τη «θειίκειο», Theiikian), κατά την οποία η διάβρωση από θειικό οξύ παρήγαγε άφθονα ένυδρα θειικά ορυκτά, όπως ο κιζερίτης και ο γύψος.
Η συνολική μάζα της ανυψώσεως της Θαρσίδος είναι περίπου 10¹⁸ τόνοι, δηλαδή σχεδόν ίση με ολόκληρη τη μάζα του νάνου πλανήτη Δήμητρας. Η ανάδυση της τεράστιας μάζας της Θαρσίδος μπορεί να μετέβαλε τη ροπή αδράνειας του `Αρη, προκαλώντας έτσι πιθανώς μετατόπιση στον προσανατολισμό του πλανητικού φλοιού ως προς τον άξονα περιστροφής με την πάροδο του χρόνου. Σύμφωνα με μία πρόσφατη μελέτη η Θαρσίς σχηματίσθηκε αρχικώς σε βόρειο πλάτος περί τις 50° και μετανάστευσε προς τον ισημερινό πριν από 4,2 ως 3,9 δισεκατομμύρια γήινα έτη. Τέτοιες μετατοπίσεις θα προκαλούσαν δραματικές κλιματικές μεταβολές σε μεγάλο μέρος του πλανήτη.

Είναι η Θαρσίς ένα γιγάντιο ηφαίστειο;

Η εξερεύνηση του Ηλιακού Συστήματος έδειξε ότι τα ηφαίστεια σε άλλους πλανήτες μπορούν να έχουν πολλές απροσδόκητες μορφολογίες. Ταυτόχρονα οι γεωλόγοι ανεκάλυπταν ότι και τα γήινα ηφαίστεια είναι περισσότερο σύνθετα δομικώς από όσο πιστευόταν μέχρι τότε. Συνακόλουθα, έγιναν προσπάθειες να συμπληρωθεί ο ορισμός του ηφαιστείου, έτσι ώστε να ενσωματώσει γεωλογικά χαρακτηριστικά πολύ διαφορετικών σχημάτων, μεγεθών και συστάσεων από ολόκληρο το Ηλιακό Σύστημα, και ένα απροσδόκητο και επίμαχο συμπέρασμα ήταν ότι η Θαρσίς μπορεί να είναι ολόκληρη ένα και μόνο γιγαντιαίο ηφαίστειο. Αυτή είναι η άποψη των γεωλόγων Andrea Borgia και John Murray σε μία δημοσίευση της Γεωλογικής Εταιρείας της Αμερικής το 2010.
Το σκεπτικό συνίσταται στη μετατόπιση της έννοιας του ηφαιστείου από ένα απλό κωνικό βουνό ή λόφο σε ένα «περιβάλλον» ή «ολιστικό σύστημα». Κατά τη συμβατική άποψη τα ηφαίστεια «κτίζονται» παθητικά από τη λάβα και τη στάχτη που βγαίνουν μέσα από ρωγμές του φλοιού. Οι ρωγμές δημιουργούνται από τοπικές τεκτονικές δυνάμεις που δρουν στον φλοιό και στον μανδύα ανεξάρτητα από το ηφαίστειο. Ωστόσο, πρόσφατες έρευνες σε μεγάλα γήινα ηφαίστεια υποδηλώνουν αλληλεξάρτηση μεταξύ των ηφαιστειακών και των τεκτονικών διαδικασιών.
Πολλά ηφαίστεια δημιουργούν γεωλογικές δομές εκ παραμορφώσεων καθώς αναπτύσσονται. Οι πλαγιές τους συνήθως έχουν πτυχώσεις και ρήγματα. Τα μεγάλα ηφαίστεια, όπως είναι τα αρειανά, αναπτύσσονται όχι μόνο προσθέτοντας το υλικό που βγαίνει κατά τις εκρήξεις τους στις πλαγιές τους, αλλά και με πλάγιες εκροές από τις βάσεις τους, ιδίως αν επικάθονται πάνω σε ασθενή πετρώματα. Με την αύξηση του βάρους του ηφαιστείου, το πεδίο μηχανικών τάσεων κάτω από αυτό επεκτείνεται, μία επέκταση που μπορεί να προκαλέσει παραπέρα δομικές παραμορφώσεις. Μαθηματική ανάλυση δείχνει ότι η επέκταση αυτή μπορεί να λειτουργεί σε πολύ διαφορετικές κλίμακες και θεωρητικώς είναι παρόμοια με τη διάσχιση που συμβαίνει στις μεσοωκεάνειες ράχεις στα σύνορα αποκλινουσών τεκτονικών πλακών.
Κατά τους Borgia και Murray, η Αίτνα στη Σικελία είναι ένα γήινο ανάλογο της πολύ μεγαλύτερης Ανυψώσεως της Θαρσίδος, που για αυτούς είναι ένα τεράστιο ηφαίστειο. Η Αίτνα είναι ένα σύνθετο και «απλωμένο» ηφαίστειο με τρία κύρια δομικά χαρακτηριστικά: ένα ηφαιστειακό σύστημα ρηγματώσεων με διεύθυνση Β-ΒΑ, μία περιφερειακή ζώνη συμπιέσεως (μέτωπο ωθήσεως) που περιβάλλει τη βάση του ηφαιστείου και ένα σύστημα διατασικών πλάγιων προς την κάθετο ρηγματώσεων με διεύθυνση Α-ΒΑ που συνδέει το προηγούμενο σύστημα με το περιφερειακό μέτωπο ωθήσεως. Στην κορυφή του ηφαιστείου της Αίτνας υπάρχει μία ολόκληρη διάταξη επιμέρους κώνων, που είναι συχνά ενεργοί, ενώ και σε όλη την έκταση των κλιτύων του όρους βρίσκονται πολυάριθμοι μικροί «παρασιτικοί» κώνοι. Οι δομικές ομοιότητες με τη Θαρσίδα είναι έντονες, παρά το ότι η δεύτερη είναι περίπου 200 φορές μεγαλύτερη. Κατά την άποψη αυτή, η Θαρσίς μοιάζει με ένα πολύ μεγάλο ηφαίστειο. Η επέκτασή του, όπως και στην περίπτωση της Αίτνας, έχει ρηγματώσει ακόμα και την περιοχή της κορυφής και ένα σύστημα ρηγμάτων που συνδέεται με μία ζώνη συμπιέσεως στη βάση της ανυψώσεως. Στην περίπτωση της Θαρσίδος, τα ακτινωτά ρήγματα συνδέονται και με το σύστημα φαραγγιών της Κοιλάδας των Μάρινερ. Το μέτωπο ωθήσεως είναι ορατό στην ορεινή περιοχή της Θαυμασίας. Αντίθετα με τη Γη, όπου το σχίσιμο των πλακών δημιουργεί μία ζώνη καταβυθίσεως, η χονδρή αρειανή λιθόσφαιρα δεν μπορεί να κατέλθει μέσα στον μανδύα. Αντί γι' αυτό, η συμπιεσμένη ζώνη συνθλίβεται και ανέρχεται πλαγίως με τη μορφή οροσειρών. Επομένως το τεράστιο όρος `Ολυμπος και τα Όρη Θαρσίδος είναι απλοί παρασιτικοί ή κεντρικοί κώνοι μιας πολύ μεγαλύτερης ηφαιστειακής προεξοχής, της Θαρσίδος.