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The Thermo-Chemical Evolution of Mars With a Strongly Stratified Mantle

Samuel, Henri und Ballmer, Maxim D und Padovan, Sebastiano und Tosi, Nicola und Rivoldini, Attilio und Plesa, Ana-Catalina (2021) The Thermo-Chemical Evolution of Mars With a Strongly Stratified Mantle. Journal of Geophysical Research: Planets, 126 (4), e2020JE006613. Wiley. doi: 10.1029/2020JE006613. ISSN 2169-9097.

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Offizielle URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2020JE006613

Kurzfassung

The Martian mantle probably experienced an early global magma ocean stage. The crystallization and the fractionation and overturn of such a magma ocean likely led to the formation of a compositionally distinct layer at the bottom of the mantle. This layer would have been heavily enriched in iron and in heat-producing elements (HPE). The significant iron enrichment can lead to long-term stability with little mixing between the layer and the overlying mantle. We studied the influence of such an enriched basal layer on the thermal and chemical evolution of the Martian mantle using both 2-D finite-volume modeling at mantle scale, and a parameterized convection approach at the entire planetary scale. The basal layer is most likely stably stratified because of its moderate thickness and/or its gradual enrichment in iron with depth that prevents the development of convection in this region. We explored a wide parameter space in our parameterized models, including the layer thickness and the mantle rheology. We show that the presence of an enriched basal layer has a dramatic influence on the thermo-chemical evolution of Mars, strongly delaying deep cooling, and significantly affecting nearly all present-day characteristics of the planet (heat flux, thermal state, crustal and lithospheric thickness, Love number and tidal dissipation). In particular, the enrichment of the layer in iron and HPE generates large volumes of stable melt near the core-mantle boundary. Due to their intrinsic low viscosity and seismic velocities, these regions of silicate melt could be erroneously interpreted as core material.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/142378/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The Thermo-Chemical Evolution of Mars With a Strongly Stratified Mantle
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Samuel, HenriInstitut de Physique du Globe de Paris, CNRS, Université de Paris, Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ballmer, Maxim DUniversity College in London, London, UK; ETH Zürich, Zürich, Switzerland; Earth-Life Science Institute, Tokyo Tech, Tokyo, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Padovan, SebastianoSebastiano.Padovan (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8652-3704NICHT SPEZIFIZIERT
Tosi, Nicolanicola.tosi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4912-2848NICHT SPEZIFIZIERT
Rivoldini, AttilioRoyal Observatory of Belgium, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plesa, Ana-CatalinaAna.Plesa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3366-7621NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:27 Januar 2021
Erschienen in:Journal of Geophysical Research: Planets
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:126
DOI:10.1029/2020JE006613
Seitenbereich:e2020JE006613
Verlag:Wiley
ISSN:2169-9097
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Thermo-Chemical Evolution, Mars, Mantle
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Exploration des Sonnensystems
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetenphysik
Hinterlegt von: Amore, Dr. Mario
Hinterlegt am:31 Mai 2021 16:03
Letzte Änderung:20 Okt 2023 08:24

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