Давні піщані дюни в кратері Ґейл містять нові підказки про те, як довго вода зберігалася під поверхнею Марса. Команда дослідників в Абу-Дабі виявила докази того, що невелика кількість підземних вод колись проникала крізь ці дюни, залишивши після себе мінерали, які пізніше виявив ровер Curiosity.
Порівнюючи знімки ровера з природно цементованими дюнами в Об’єднаних Арабських Еміратах, науковці показали, що Марс залишався вологим — принаймні під землею — значно довше після зникнення його озер. Дослідження очолила Дімітра Атрі, керівниця Марсіанської дослідницької групи Центру астрофізики та космічних наук Нью-Йоркського університету в Абу-Дабі (NYUAD).
Сигнали, «запечатані» в пісковику
Curiosity зробив знімки давніх дюн, які згодом затверділи та перетворилися на пісковик — процес, відомий як літифікація, тобто ущільнення пухкого осаду в камінь.
Дослідники з’ясували, що рідини піднімалися знизу, просочувалися в ці утворені вітром шари й залишали після себе мінеральні сліди. До таких слідів належать гіпс та інші солі, які формуються, коли вода рухається крізь пори та тріщини. Ці відклади зосереджені у формації Сті́мсон на краю виступу Грінхью, ділянці, що зберігає одні з найпізніших слідів води в кратері Ґейл.
«Наші результати показують, що Марс не просто перейшов зі стану “вологий” до “сухий”, — сказала Атрі. — Навіть після зникнення озер і річок невеликі обсяги води продовжували рухатися під поверхнею, створюючи захищені середовища, які могли підтримувати мікроскопічне життя».
Марсіанські дюни, змінені водою
На Землі пустельні дюни можуть перетворюватися на камінь, коли мінерали випадають між піщинками — процес, який називається цементацією, тобто формуванням мінерального «клею», що з’єднує пісок у тверду породу. Дані з Марса свідчать про аналогічний шлях: кальцій-сульфатні цементи зміцнили сипучий пісок, перетворивши його на міцні шари.
Гіпс має ключове значення для збереження. Лабораторні та польові дослідження в марсоподібних пустелях показують, що гіпс здатний «ув’язнювати» органічні молекули всередині кристалів, захищаючи їх від жорсткого випромінювання. Такий ефект робить дюни не просто геологічними цікавинками — вони можуть бути сховищами, що зберігають крихкі органічні сигнали протягом тривалого часу.
Дослідження також вказує на рух води вздовж межі, відомої як незгідність. Така межа може скеровувати потоки та створювати вузькі стабільні зони, де мікроби могли б виживати.
Нові водні підказки в кратері Ґейл
Кратер Ґейл вже не раз демонстрував ознаки давньої придатності до життя. Curiosity знайшов органічні молекули зростаючої складності в мулисто-сланцевих породах — включно з найбільшими органічними сполуками, коли-небудь виявленими на Марсі.
Ці органіки походять з озерних відкладів, але нові результати розширюють картину: тепер і вітрові дюни, перетворені водою, можуть зберігати сліди минулого життя.
Геологія кратера пояснює, чому це можливо. Пісковики формації Сті́мсон залягають над давнішими озерними породами та були пізніше прорізані тріщинами, які діяли немов мініатюрні канали, що піднімали рідини вгору через проникні шари.
Детальне картування маршруту ровера від Глен Торрідон до виступу Грінхью показує зміни від насичених глиною сланців до цементованих пісковиків. Звіт Геологічної служби США описує, як ці геологічні одиниці відображають зміну доступності води в умовах висихання планети.
Де ще може ховатися вода
Якщо дюни перетворилися на камінь із допомогою пізньої підземної води, тоді цементовані поля дюн по всьому Марсу заслуговують на нове вивчення. Їх мінеральні цементи можуть містити та захищати сліди вуглецевих сполук, сформованих тоді, коли поверхня ставала дедалі суворішою.
Вода, що рухалась з глибини, переносила б розчинені іони та тепло. Мілкий водоносний горизонт, тобто шар порід, який зберігає та передає воду, міг періодично поповнювати ці зони навіть тоді, коли атмосфера розріджувалася.
Моделювання показує, що реакції води з породами під поверхнею Грінхью були цілком можливими та могли змінювати хімічний склад у спосіб, який Curiosity здатний розпізнати. Моделювання NASA NTRS продемонструвало, що рідини, взаємодіючи з базальтовим піском, залишили б сульфатні цементи та характерні «ореоли».
Цей аспект збереження важливий для планування польових робіт: тепер команди можуть цілеспрямовано шукати певні текстури — наприклад, перехресно шаруваті пісковики з мінеральними прожилками — де рідини концентрувалися, а не розсіювалися.
Такий підхід доповнює поточні пошуки в озерних та дельтових породах в інших частинах Марса та відповідає загальній ідеї: найкраща біосигнатура — це та, яку швидко поховали та захистили від радіації й окисників.
Що це означає для майбутніх місій
Наступний крок — досліджувати підповерхневі шари, де радіація різко зменшується вже через кілька десятків сантиметрів. Буріння на кілька сантиметрів або десятків сантиметрів могло б досягти цементів і мінеральних прожилок, які ніколи не зазнавали впливу атмосфери.
Curiosity просвердлив десятки отворів, але не може діставатися глибших шарів, де, ймовірно, зберігаються найкраще захищені матеріали. Завдяки новій карті перспективних цілей планувальники можуть пріоритезувати цементи дюн та мережі тріщин під час вибору місць для відбору проб.
Рішення щодо повернення зразків також можуть виграти від цього: керни, що поєднують пісковики з гіпсом чи іншими сульфатами, матимуть додатковий «бонус збереження», якщо їх доставити на Землю.
Тим часом земні аналоги залишаються необхідними: цементовані дюни ОАЕ є ідеальними природними лабораторіями для вдосконалення методик і запобігання забрудненню під час роботи з крихкими органічними сигналами. Нарешті, нове бачення Марса не є простим переходом від океану до пустелі. Це повільне згасання з окремими «кишенями», де малі й захищені екосистеми могли мати достатньо води та хімічних умов, щоб протриматися довше.
Дослідження опубліковано в Journal of Geophysical Research: Planets.