Дослідження Curiosity кратера Гейл на Марсі виявило нові докази еволюції клімату планети. Вивчаючи ізотопні значення багатих вуглецем мінералів, вчені виявили, що стародавній Марс, ймовірно, зазнав екстремального випаровування, утворюючи карбонати в умовах, які могли підтримувати лише короткі випадки рідкої води.
Розкриваємо історію клімату Марса
Марсохід NASA Curiosity, який зараз досліджує кратер Гейл на Марсі, відкриває свіжі подробиці про давній перехід клімату планети від потенційно гостинного — з доказами широкого поширення рідкої води на поверхні — до непривітного, безплідного ландшафту, який ми бачимо сьогодні.
У той час як поверхня Марса зараз холодна і ворожа для життя, роботизовані дослідники НАСА на Марсі досліджують, чи могла вона підтримувати життя давно. Використовуючи прилади на борту Curiosity, дослідники виміряли ізотопний склад багатих вуглецем мінералів (карбонатів), знайдених у кратері Гейл, відкривши нові ідеї щодо драматичних змін у стародавньому кліматі Марса.
Кліматичні зміни на стародавньому Марсі
«Ізотопні значення цих карбонатів вказують на надзвичайну кількість випаровування, що свідчить про те, що ці карбонати, ймовірно, утворилися в кліматі, який міг підтримувати лише тимчасову рідку воду», — сказав Девід Бертт з Центру космічних польотів імені Годдарда NASA в Грінбелті, штат Меріленд, і провідний автор книги стаття, що описує це дослідження, опублікована 7 жовтня в Proceedings of the National Academy of Sciences. «Наші зразки не відповідають давньому середовищу з життям (біосферою) на поверхні Марса, хоча це не виключає можливості існування підземної або поверхневої біосфери, яка почалася і закінчилася до того, як утворилися ці карбонати».
Ізотопи — це версії елемента з різними масами. У міру випаровування води легкі версії вуглецю та кисню з більшою ймовірністю виходили в атмосферу, тоді як важкі версії залишалися частіше, накопичуючись у більших кількостях і, в цьому випадку, зрештою включалися в карбонатні породи. Вчені зацікавлені в карбонатах через їх доведену здатність служити кліматичними записами. Ці мінерали можуть зберігати ознаки середовища, в якому вони утворилися, включаючи температуру та кислотність води, а також склад води й атмосфери.
Таємниця марсіанських карбонатів
У статті запропоновано два механізми утворення карбонатів, знайдених у Гейлі. У першому сценарії карбонати утворюються через низку волого-сухих циклів у кратері Гейла. У другому випадку карбонати утворюються в дуже солоній воді в холодних льодоутворюючих (кріогенних) умовах у кратері Гейла.
«Ці механізми формування представляють два різні кліматичні режими, які можуть представляти різні сценарії придатності для проживання», — сказала Дженніфер Стерн з NASA Goddard, співавтор статті. «Волого-сухий цикл вказує на чергування між більш придатними та менш придатними для життя середовищами, тоді як кріогенні температури в середніх широтах Марса вказуватимуть на менш придатне для життя середовище, де більшість води замкнено в льоду та недоступне для хімії чи біології. , а те, що там, надзвичайно солоне і неприємне для життя».
Ізотопні докази та наслідки для клімату
Ці кліматичні сценарії для стародавнього Марса пропонувалися раніше на основі наявності певних мінералів, глобального моделювання та ідентифікації гірських утворень. Цей результат є першим, що додає ізотопні докази із зразків гірських порід на підтримку сценаріїв.
Значення важких ізотопів у марсіанських карбонатах значно вищі, ніж ті, що спостерігаються на Землі для карбонатних мінералів, і є найважчими значеннями ізотопів вуглецю та кисню, зареєстрованими для будь-яких матеріалів Марса. Насправді, згідно з командою, як вологий-сухий, так і холодно-солоний клімат необхідні для утворення карбонатів, які настільки збагачені важким вуглецем і киснем.
«Той факт, що ці значення ізотопів вуглецю та кисню вищі, ніж будь-які інші вимірювання на Землі чи Марсі, вказує на те, що процес (або процеси) доведений до крайності», — сказав Бертт. «Хоча випаровування може викликати значні зміни ізотопів кисню на Землі, зміни, виміряні в цьому дослідженні, були у два-три рази більшими. Це означає дві речі: 1) відбувся надзвичайний ступінь випаровування, що призвело до того, що значення ізотопів стали такими великими, і 2) ці більш важкі значення збереглися, тому будь-які процеси, які створювали б більш легкі значення ізотопів, мали бути значно меншими за величиною».
Інструменти Curiosity відкривають нові дані
Це відкриття було зроблено за допомогою приладів Sample Analysis at Mars (SAM) і Tunable Laser Spectrometer (TLS) на борту марсохода Curiosity. SAM нагріває зразки майже до 1652 градусів за Фаренгейтом (майже 900°C), а потім TLS використовується для аналізу газів, які утворюються під час фази нагрівання.