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Martian Highlands Differentiation Concomitant to Dichotomy Formation

Bonnet Gibet, Valentin und Michaut, Chloe und Bodin, T. und Wieczorek, Mark und Dubuffet, F. (2025) Martian Highlands Differentiation Concomitant to Dichotomy Formation. Journal of Geophysical Research: Planets, 130 (3). Wiley. doi: 10.1029/2024JE008486. ISSN 2169-9097.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024JE008486

Kurzfassung

The Martian surface composition appears mainly mafic but recent observations have revealed the presence of differentiated rocks, only in the highlands. Here, we demonstrate that differentiated melts can form during the construction of thick crustal regions on Mars by fractional crystallisation of a mafic magma, without plate tectonics. On a stagnant-lid planet, regions of thicker crusts contain more heat-producing elements and are associated to thinner lithospheres and to higher mantle melt fractions. This induces larger crustal extraction rates where the crust is thicker. This positive feedback mechanism is favored at large wavelengths and can explain the formation of the Martian dichotomy. We further develop an asymmetric parameterized thermal evolution model accounting for crustal extraction, where the well-mixed convective mantle is topped by two lithospheres (north/south) characterized by specific thermal and crustal structures. We use this model in a Bayesian inversion to investigate the conditions that allow crustal temperatures to be maintained above the basalt solidus during crustal growth, resulting in the formation of evolved melts. Among the thermal evolution models matching constraints on the structure of the Martian crust and mantle provided by the InSight NASA mission, a non-negligible fraction allows partial melting and differentiation of the crust in the south, which can occur very early (<100 Myr) as well as during the Hesperian; partial melting in the north appears unlikely. Although crustal differentiation may occur on a hemispheric scale on Mars, its vertical extent would be limited to less than a third of the crustal thickness.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/217256/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Martian Highlands Differentiation Concomitant to Dichotomy Formation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bonnet Gibet, Valentinvalentin.bonnetgibet (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0348-7347193651013
Michaut, ChloeUniversité Paris Diderot, Institut de Physique du Globe de Paris, Sorbonne Paris Cité, Paris, France; Université de Lyon, Laboratoire de Géologie, Terre, Planète, Environnement, École Normale Supérieure de Lyon, Lyon, Francehttps://orcid.org/0000-0002-2578-0117NICHT SPEZIFIZIERT
Bodin, T.Ecole Normale Supérieure de Lyon, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Université Jean Monet, CNRS, Laboratoire de Géologie de Lyon, Terre, Planètes, Environnement, Lyon, France Instituto de Ciencias del Mar (ICM) - CSIC, Ciutat Vella, Bhttps://orcid.org/0000-0002-7393-6112NICHT SPEZIFIZIERT
Wieczorek, MarkInstitut de Physique du Globe de Paris, Université Paris Diderot, Case 7011, Bâtiment Lamarck A, 5 rue Thomas Mann, 75205 Paris Cedex 13, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dubuffet, F.Ecole Normale Supérieure de Lyon, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Université Jean Monet, CNRS, Laboratoire de Géologie de Lyon, Terre, Planètes, Environnement, Lyon, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:Journal of Geophysical Research: Planets
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:130
DOI:10.1029/2024JE008486
Verlag:Wiley
ISSN:2169-9097
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Mars, Dichotomy, crust differentiation
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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 - Planetary Evolution and Life, R - Exploration des Sonnensystems
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetenphysik
Hinterlegt von: Bonnet Gibet, Valentin
Hinterlegt am:07 Okt 2025 12:33
Letzte Änderung:07 Okt 2025 12:33

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