Прошлое Марса было холодным и ледяным

Ученые нашли на Земле горные породы, максимально напоминающие марсианский грунт. Их исследование позволило предположить, что в далеком прошлом Красная планета все же была холодной, но на ее поверхности было немало льда.

Остров Ньюфаундленд очень похож на Марс
Остров Ньюфаундленд очень похож на Марс. Источник: phys.org

Климатическое прошлое Красной планеты

Вопрос о том, поддерживал ли Марс когда-либо жизнь, десятилетиями пленял воображение ученых и общественности. Центральное место в этом открытии занимает понимание прошлого климата соседа Земли: был ли этот мир теплым и влажным, с морями и реками, подобными тем, что есть на нашей планете? Или же он был холодным и ледяным, а следовательно, потенциально менее пригодным для поддержания жизни, какой мы ее знаем? Новое исследование находит доказательства в пользу последнего, обнаруживая сходство между почвами, найденными на Марсе, и горными породами канадского Ньюфаундленда, где царит холодный субарктический климат.

Исследование, опубликованное в журнале Communications Earth and Environment, искало на Земле почвы с материалами, подобными почвам марсианского кратера Гейла. Ученые часто используют горные породы для изучения истории окружающей среды, поскольку присутствующие в ней минералы могут рассказать историю эволюции ландшафта во времени.

Понимание того, как образовались эти материалы, может помочь ответить на давние вопросы об исторических условиях на Красной планете. Почвы и горные породы кратера Гейла дают представление о климате Марса в период между 3 и 4 миллиардами лет назад, когда на планете было относительно много воды — в то самое время, когда на Земле впервые появилась жизнь.

«Кратер Гейла — это дно палеоозера, где, очевидно, была вода. Но какими были условия окружающей среды в это время? — спрашивает Энтони Фельдман, почвовед и геоморфолог, который сейчас работает в DRI. — Мы никогда не найдем прямого аналога марсианской поверхности, потому что условия на Марсе и на Земле очень отличаются. Но мы можем посмотреть на тенденции в земных условиях и использовать их, чтобы попытаться экстраполировать на марсианские вопросы».

Рентгеноаморфный материал Марса

Марсоход NASA Curiosity исследует кратер Гейла с 2011 года и обнаружил множество почвенных материалов, известных как «рентгеновский аморфный материал». Эти компоненты горных пород не имеют типичной повторяющейся атомной структуры, которая определяет минералы, и поэтому их нельзя легко охарактеризовать с помощью традиционных методов, таких как рентгеновская дифракция.

Когда высокоэнергетические лучи попадают на кристаллические материалы, такие как, например, алмаз, они рассеиваются под характерными углами, обусловленными внутренней структурой минерала. Однако рентгеновский аморфный материал не оставляет этих характерных «отпечатков». Этот метод был использован марсоходом Curiosity, чтобы продемонстрировать, что именно такие структуры составляли от 15 до 73% образцов почвы и горных пород, протестированных в кратере Гейла.

Марсоход Curiosity также провел химический анализ образцов почвы и горных пород, обнаружив, что аморфный материал был богат железом и кремнеземом, но с дефицитом алюминия. Помимо ограниченной химической информации, ученые еще не понимают, что это за аморфный материал и что его присутствие означает для исторической среды Марса. Больше информации о том, как эти загадочные материалы образуются и хранятся на Земле, может помочь ответить на постоянные вопросы о Красной планете.

В поисках подобного состава на Земле

Фельдман и его коллеги посетили три места в поисках подобного рентгеноаморфного материала: плоскогорье Национального парка Грос Морн в Ньюфаундленде, горы Кламат в Северной Калифорнии и западную Неваду. На этих трех участках были серпантинные почвы, которые, как ожидали исследователи, химически подобны рентгеновскому аморфному материалу из кратера Гейла: богатые железом и кремнием, но с недостаточным содержанием алюминия. В этих трех местах также наблюдался разный уровень дождей, снегопадов и температуры, что могло бы помочь понять, какие условия окружающей среды создают аморфный материал и способствуют его сохранению.

На каждом участке исследовательская группа изучала почвы с помощью рентгеноструктурного анализа и трансмиссионной электронной микроскопии, что позволило им увидеть почвенные материалы на более детальном уровне. В субарктических условиях Ньюфаундленда образовались материалы, химически похожие на те, что были найдены в кратере Гейла, но также лишенные кристаллической структуры. Почвы, образовавшиеся в более теплом климате, например, в Калифорнии и Неваде, не имели такой структуры.

По материалам phys.org