Melt propagation and volcanism in mantle convection simulations, with applications for Martian volcanic and atmospheric evolution
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Notice bibliographique
Résumé
Standard models for a warm, wet early Mars require a significant CO 2 ‐H 2 O atmosphere in the past. The source for these phases is assumed to be volcanic degassing. However, no consistent, dynamical models exist relating volcanic degassing to evolving mantle temperatures. Here we use a range of thermal, geophysical, geological, and petrological constraints from Mars to constrain mantle convection model simulations of Mars' post‐Noachian stagnant lid evolution. We develop a methodology to self‐consistently calculate melt extraction from the mantle source region. Using a dike‐propagation algorithm, we can calculate the rate of volcanism and rate of volcanic degassing from these simulations and compare them with estimates for Mars. We find that Martian melt production rates are satisfied by a 200‐km thick lithosphere (surface heat flow 25 ± 5 mW/m 3 ) for an intermediate Martian solidus. Core‐mantle temperatures cannot exceed ∼1850°C from geodynamo constraints, and the enrichment of heat‐producing elements into the crust is unlikely to exceed 25–50%. For hotter Martian mantle temperatures in the past, we find an evolution in rates of volcanism from >0.17 km 3 /yr for the early Hesperian to ∼1 × 10 −4 km 3 /yr at present, consistent with geological evidence. During this same interval, CO 2 flux would have declined from 8.8 × 10 7 to 6.7 × 10 6 kg/yr. If the early Hesperian supported a dense (>1 bar) atmosphere, this implies that the average loss rate of CO 2 from the atmosphere was 15 times greater than the maximum influx rate during this time.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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