Вчені знайшли на Землі гірські породи, що максимально нагадують марсіанський ґрунт. Їхнє дослідження дозволило припустити, що в далекому минулому Червона планета все ж була холодною, але на її поверхні було чимало криги.
Кліматичне минуле Червоної планети
Питання про те, чи підтримував Марс коли-небудь життя, десятиліттями полонило уяву вчених і громадськості. Центральне місце у цьому відкритті займає розуміння минулого клімату сусіда Землі: чи був цей світ теплим і вологим, з морями й річками, подібними до тих, що є на нашій планеті? Або ж він був холодним і крижаним, а отже, потенційно менш придатним для підтримки життя, яким ми його знаємо? Нове дослідження знаходить докази на користь останнього, виявляючи схожість між ґрунтами, знайденими на Марсі, та гірськими породами канадського Ньюфаундленду, де панує холодний субарктичний клімат.
Дослідження, опубліковане в журналі Communications Earth and Environment, було скероване на пошуки на Землі ґрунтів з матеріалами, подібними до ґрунтів марсіанського кратера Гейла. Вчені часто використовують гірські породи для вивчення історії навколишнього середовища, оскільки присутні в ньому мінерали можуть розповісти історію еволюції ландшафту в часі.
Розуміння того, як утворилися ці матеріали, може допомогти відповісти на давні питання про історичні умови на Червоній планеті. Ґрунти та гірські породи кратера Гейла дають уявлення про клімат Марса в період між 3 і 4 мільярдами років тому, коли на планеті було відносно багато води — в той самий час, коли на Землі вперше з’явилося життя.
«Кратер Гейла — це дно палеоозера, де, очевидно, була вода. Але якими були умови навколишнього середовища в цей час? — питає Ентоні Фельдман, ґрунтознавець і геоморфолог, який зараз працює в DRI. — Ми ніколи не знайдемо прямого аналога марсіанській поверхні, тому що умови на Марсі й на Землі дуже відрізняються. Але ми можемо подивитися на тенденції в земних умовах і використати їх, щоб спробувати екстраполювати на марсіанські питання».
Рентгеноаморфний матеріал Марса
Марсохід NASA Curiosity досліджує кратер Гейла з 2011 року і виявив безліч ґрунтових матеріалів, відомих як «рентгенівський аморфний матеріал». Ці компоненти гірських порід не мають типової повторюваної атомної структури, яка визначає мінерали, й тому їх не можна легко охарактеризувати за допомогою традиційних методів, таких як рентгенівська дифракція.
Коли високоенергетичні промені потрапляють на кристалічні матеріали, такі як алмаз, наприклад, вони розсіюються під характерними кутами, зумовленими внутрішньою структурою мінералу. Однак рентгенівський аморфний матеріал не залишає цих характерних «відбитків». Цей метод був використаний марсоходом Curiosity, щоб продемонструвати, що саме такі структури становили від 15 до 73% зразків ґрунту і гірських порід, протестованих у кратері Гейла.
Марсохід Curiosity також провів хімічний аналіз зразків ґрунту і порід, виявивши, що аморфний матеріал був багатий на залізо і кремнезем, але з дефіцитом алюмінію. Окрім обмеженої хімічної інформації, вчені ще не розуміють, що це за аморфний матеріал і що його присутність означає для історичного середовища Марса. Більше інформації про те, як ці загадкові матеріали утворюються і зберігаються на Землі, може допомогти відповісти на постійні запитання про Червону планету.
У пошуках подібного складу на Землі
Фельдман і його колеги відвідали три місця у пошуках подібного рентгеноаморфного матеріалу: плоскогір’я Національного парку Грос Морн у Ньюфаундленді, гори Кламат у Північній Каліфорнії та західну Неваду. На цих трьох ділянках були серпантинні ґрунти, які, як очікували дослідники, хімічно подібні до рентгенівського аморфного матеріалу з кратера Гейла: багаті на залізо і кремній, але з недостатнім вмістом алюмінію. У цих трьох місцях також спостерігався різний рівень дощів, снігопадів і температури, що могло б допомогти зрозуміти, які умови навколишнього середовища створюють аморфний матеріал і сприяють його збереженню.
На кожній ділянці дослідницька група вивчала ґрунти за допомогою рентгеноструктурного аналізу та трансмісійної електронної мікроскопії, що дозволило їм побачити ґрунтові матеріали на більш детальному рівні. У субарктичних умовах Ньюфаундленду утворилися матеріали, хімічно схожі на ті, що були знайдені в кратері Гейла, але також позбавлені кристалічної структури. Ґрунти, що утворилися в теплішому кліматі, наприклад, у Каліфорнії та Неваді, не мали такої структури.
«Це свідчить про те, що для формування цих матеріалів потрібна вода, — каже Фельдман. — Але для збереження аморфного матеріалу в ґрунтах потрібні холодні, близькі до нуля, середньорічні температури». Аморфний матеріал часто вважається відносно нестабільним, що означає, що на атомному рівні атоми ще не організувалися у свої остаточні, більш кристалічні форми.
Дослідження вчених покращує наше розуміння клімату Марса. Результати свідчать про те, що велика кількість цього матеріалу в кратері Гейла відповідає субарктичним умовам, подібним до тих, які ми могли б побачити, наприклад, в Ісландії.
За матеріалами phys.org
