Марсоход Curiosity НАСА, в настоящее время исследующий кратер Гейл на Марсе, предоставляет новые подробности о том, как древний марсианский климат превратился из потенциально пригодного для жизни — с доказательствами широкого распространения жидкой воды на поверхности — в поверхность, негостеприимную для земной жизни, какой мы ее знаем.
Хотя поверхность Марса сегодня холодная и враждебная для жизни, роботы-исследователи НАСА на Марсе ищут подсказки относительно того, могла ли на ней поддерживаться жизнь в далеком прошлом. Исследователи использовали приборы на борту Curiosity для измерения изотопного состава богатых углеродом минералов (карбонатов), обнаруженных в кратере Гейл, и получили новое представление о том, как трансформировался древний климат Красной планеты.
"Значения изотопов этих карбонатов указывают на экстремальные объемы испарения, предполагая, что эти карбонаты, вероятно, образовались в климате, который мог поддерживать только переходную жидкую воду", - сказал Дэвид Бертт из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и ведущий автор статьи, описывающей это исследование, опубликованной в Трудах Национальной академии наук.
"Наши образцы не соответствуют древней среде с жизнью (биосфере) на поверхности Марса, хотя это не исключает возможности существования подземной или поверхностной биосферы, которая началась и закончилась до образования этих карбонатов".
Изотопы — это разновидности элемента с разной массой. По мере испарения воды лёгкие разновидности углерода и кислорода с большей вероятностью попадали в атмосферу, в то время как тяжёлые разновидности чаще оставались на месте, накапливаясь в больших количествах, и в данном случае в конечном итоге включались в состав карбонатных пород.
Ученые интересуются карбонатами из-за их доказанной способности служить климатическими записями. Эти минералы могут сохранять следы окружающей среды, в которой они образовались, в том числе температуру и кислотность воды, а также состав воды и атмосферы.
В статье предлагаются два механизма образования карбонатов, обнаруженных в кратере Гейл. Согласно первому сценарию, карбонаты образуются в результате чередования влажных и сухих циклов в кратере Гейл. Согласно второму сценарию, карбонаты образуются в очень солёной воде в холодных, формирующих лёд (криогенных) условиях в кратере Гейл.
«Эти механизмы формирования представляют собой два разных климатических режима, которые могут соответствовать разным сценариям обитаемости», — сказала Дженнифер Стерн из Годдардовского центра НАСА, соавтор статьи. «Циклическое чередование влажного и сухого периодов указывает на смену более пригодной для жизни и менее пригодной для жизни сред, в то время как криогенные температуры в средних широтах Марса указывают на менее пригодную для жизни среду, где большая часть воды находится в виде льда и недоступна для химических или биологических процессов, а та, что есть, чрезвычайно солёная и неприятная для жизни».
Эти климатические сценарии для древнего Марса были предложены ранее на основе наличия определённых минералов, моделирования в глобальном масштабе и идентификации горных пород. Этот результат является первым, в котором в поддержку сценариев приводятся изотопные данные из образцов горных пород.
Значения тяжелых изотопов в марсианских карбонатах значительно выше, чем на Земле для карбонатных минералов, и это самые высокие значения изотопов углерода и кислорода, зарегистрированные для любых материалов Марса. Фактически, по словам команды, для образования карбонатов, настолько обогащенных тяжелым углеродом и кислородом, необходимы как влажно-сухой, так и холодно-соленый климат.
"Тот факт, что эти значения изотопов углерода и кислорода выше, чем что-либо еще, измеренное на Земле или Марсе, указывает на то, что процесс (или процессы) доведен до крайности", - сказал Бертт.
"Хотя испарение может вызвать значительные изменения изотопов кислорода на Земле, изменения, измеренные в этом исследовании, были в два-три раза больше. Это означает две вещи: 1) имела место чрезвычайная степень испарения, из-за чего значения этих изотопов были такими высокими, и 2) эти более высокие значения были сохранены, поэтому любые процессы, которые могли бы создать значения более легких изотопов, должны были быть значительно меньшими по величине ", - продолжил он.
Это открытие было сделано с помощью приборов Sample Analysis at Mars (SAM) и Tunable Laser Spectrometer (TLS) на борту марсохода Curiosity. SAM нагревает образцы почти до 1652 градусов по Фаренгейту (почти 900 ° C), а затем TLS используется для анализа газов, которые образуются во время этой фазы нагрева.
Источник: Труды Национальной академии наук, НАСА
На изображении:
Авторская концепция раннего Марса с жидкой водой (синие области) на его поверхности. Древние регионы на Марсе имеют признаки обилия воды - такие как особенности, напоминающие долины и дельты, а также минералы, которые образуются только в присутствии жидкой воды. Ученые полагают, что миллиарды лет назад атмосфера Марса была намного плотнее и достаточно теплой, чтобы образовались реки, озера и, возможно, даже океаны воды. По мере того, как планета остывала и теряла свое глобальное магнитное поле, солнечный ветер и солнечные бури унесли в космос значительную часть атмосферы планеты, превратив Марс в холодную, засушливую пустыню, которую мы видим сегодня.
Предоставлено: NASA / MAVEN / Лунный и планетарный институт
Дополнительные материалы
