Аннотация:
Последние результаты обнаружения марсохода НАСА «Персеверанс» показывают, что гидрологическая история марсианского кратера Джезеро может быть гораздо более сложной, чем считалось ранее. Ученые проанализировали камни, обнаруженные марсоходом, и обнаружили, что эти породы подверглись как минимум трем различным водным процессам, включая богатые углекислым газом грунтовые воды, древние озера, а затем и высокотемпературные подземные жидкости. Это открытие означает, что ранний Марс не просто переживал «водный период», но, возможно, имел несколько водных систем на разных стадиях, источниках и температурах.
Находка была сделана в геологической зоне под названием «Пограничная единица» на внутренней окраине кратера Джезеро. Когда «Персеверанс» прибыл сюда в 2023 году, ученые ожидали найти осадочные породы, связанные с древними озерами. Потому что, судя по орбитальным наблюдениям, эта область богата карбонатными минералами, а на Земле карбонаты часто образуются в водной среде, такой как мелкие озера и океаны, и некоторые из этих сред даже подходят для выживания микробов.
Но когда марсоход прибыл на это место, он обнаружил, что Пограничная единица не представляла собой ожидаемый слой осадочных пород озера, а в основном состояла из магматических пород. Эти породы первоначально образовались в магматической среде под Марсом, а затем постепенно обнажились в результате поверхностной эрозии. По сравнению с отложениями, которые легко изменились в результате более поздней геологической деятельности, минеральные кристаллы в магматических породах могут сохранять более подробную историю формирования и трансформации и, следовательно, стали важными геологическими архивами для изучения древней марсианской среды.
«Настойчивость» использовала суперкамеру SuperCam и лазерный спектрометр, установленные на мачте, для проведения масштабного анализа этой местности. SuperCam может определять минеральный состав горных пород путем отражения света, а также может излучать лазеры на камни, чтобы мгновенно сформировать плазму в очень небольшом количестве камней, а затем определять химический состав пород, анализируя спектр, излучаемый плазмой. На данный момент марсоход использовал этот метод для анализа более 185 коренных целей в Margin Unit.
Исследователи обнаружили очевидные различия в состоянии горных пород Подразделения Маржин на разных высотах. Породы выше сложены в основном крупнозернистыми кристаллами, богатыми оливином, и практически не имеют признаков модификации воды. Ученые полагают, что эти породы изначально произошли из большого количества магмы глубоко под землей на Марсе, и магма медленно охлаждалась, образуя более крупные минеральные зерна. После длительного периода эрозии верхний материал постепенно исчез, и эти породы, первоначально погребенные под землей, наконец, оказались на поверхности.
А вот в нижних участках вблизи дна древнего озера те же оливиновые породы существенно изменены. В зернах оливина в породе имеется большое количество трещин, а между трещинами и минералами появляются такие вещества, как кремнезем. Это изменение предполагает, что грунтовые воды когда-то проникли глубоко в эти породы и вступили в химическую реакцию с находящимися внутри минералами.
В настоящее время исследователи могут восстановить приблизительную последовательность этих взаимодействий воды на основе взаимоотношений между различными минералами, но они пока не могут точно определить, сколько лет назад произошло каждое событие.
Первое воздействие на воду могло произойти из-за подземных вод, богатых углекислым газом. Когда эти грунтовые воды проходят через оливиновую породу, происходит химическая реакция и образуются карбонаты. Затем карбонаты откладываются по трещинам в породе. Поскольку окружающая более мягкая порода продолжала разрушаться, твердая карбонатная начинка в конечном итоге выступила над поверхностью, образуя гребнеобразные структуры, которые можно наблюдать сегодня.
Этот процесс особенно примечателен тем, что при реакции оливина с водой на Земле может образовываться водород, который может быть источником энергии для некоторых микроорганизмов. В то же время в результате этой реакции могут также образовываться такие минералы, как карбонат и кремнезем, которые могут сохранять химические следы, оставленные древней окружающей средой, и даже потенциальную биологическую деятельность.
Второй гидрологический процесс может быть связан с древним озером, некогда существовавшим в кратере Джезеро. Кремнезем присутствует в некоторых породах, и исследователи полагают, что оливин может оставлять после себя кремнезем во время своего превращения в карбонаты в водной среде. В то же время эти породы, содержащие больше кремнезема, в основном расположены ниже уровня воды древнего озера, поэтому они, вероятно, фиксируют длительное или неоднократное взаимодействие озерной воды с марсианской коренной породой.
Но история не заканчивается после исчезновения древнего озера.
Исследователи также обнаружили третью, совершенно другую активность воды. В восточной части Margin Unit компания Perseverance обнаружила минеральную жилу толщиной около 25 сантиметров, содержащую такие минералы, как сульфат кальция и флюорит.
Флюорит особенно важен, поскольку этот минерал часто связан с высокотемпературной флюидной активностью. Поэтому ученые предполагают, что циркуляция высокотемпературной жидкости произошла под землей в кратере Езеро после того, как ранняя активность грунтовых вод и озера прекратилась. Другими словами, на этой территории позднее происходили геологические процессы, подобные гидротермальным системам.
Следовательно, один и тот же кусок породы фактически сохраняет следы, оставленные как минимум тремя различными водными средами: вначале с породой вступили в реакцию богатые углекислым газом грунтовые воды, затем на него, возможно, повлияла вода древнего озера, и, наконец, он подвергся модификации высокотемпературными подземными флюидами.
Это явно отличается от прошлой простой модели, в которой Пограничная единица понималась только как «руины на берегу озера». Теперь исследователи полагают, что это больше похоже на «перекресток», где встречаются несколько различных водных систем, а не на геологический остаток среды одного озера.
Это открытие также имеет особое значение для поиска древней жизни на Марсе. И карбонаты, и кремнезем представляют собой минералы, представляющие большой интерес для ученых, ищущих древнюю обитаемую среду, поскольку они не только отражают присутствие жидкой воды в прошлом, но также обладают способностью сохранять древнюю химическую информацию и потенциальные биологические следы.
Однако текущие результаты не доказывают, что в этих породах существовала жизнь. Что ученым удалось подтвердить, так это то, что камни неоднократно взаимодействовали с разными типами воды, некоторые из которых были химически потенциально пригодны для жизни. Вопрос о том, действительно ли существовали микроорганизмы, требует дальнейших исследований, и, возможно, даже придется доставить марсианские образцы обратно на Землю для более детального лабораторного анализа.
Для компании Perseverance это открытие еще раз доказывает, что полагаться исключительно на спутники на орбите Марса для геологических оценок может привести к слишком упрощенным выводам. С орбиты распределение карбонатов в этой области легко напоминает древние озера; но когда марсоход действительно прибыл на это место, он обнаружил, что эти минералы фактически зарегистрировали несколько различных стадий активности грунтовых вод, озерной воды и высокотемпературной активности жидкости.
Это также одно из наиболее важных последствий открытия Персеверанса: Марс не просто пережил «водный период» в первые дни своего существования, а затем вся вода исчезла, но, возможно, на нем произошел более сложный и динамичный процесс круговорота воды. Вода в разное время, температуру и источники продолжает поступать в землю и на поверхность, неоднократно преобразовывая одни и те же породы.
Поэтому исследователи надеются использовать эти камни для дальнейшей реконструкции процесса изменения климата в кратере Джезеро и даже на раннем Марсе в целом, а также определить, как долго длились различные стадии, как долго они были отделены друг от друга и обеспечивала ли когда-то эта водная среда долгосрочные стабильные условия жизни для микробной жизни.
Другими словами, открытие «Настойчивости» не просто доказывает, что «в прошлом на Марсе была вода», но и раскрывает более сложный факт: бывший водный мир Марса, возможно, прошел через несколько стадий чередования грунтовых вод, озер и высокотемпературных гидротермальных систем, и эти изменения могут быть гораздо более сложными, чем то, что ученые смогли сделать с помощью орбитальных наблюдений в прошлом.
Комментарии