Вода на Земле распространена повсеместно: ею покрыто около 70% поверхности Земли. Вода находится в воздухе, на поверхности и внутри камней. Геологические данные свидетельствуют о том, что вода на Земле была стабильной примерно 4,3 миллиарда лет назад.
История воды на раннем Марсе менее определенна. Определение того, когда впервые появилась вода, где и как долго — все это актуальные вопросы, которые стимулируют исследование Марса. Если Марс когда-то был обитаемым, требовалось некоторое количество воды.
Мы изучили минерал циркон в метеорите с Марса и нашли доказательства того, что вода присутствовала, когда кристалл циркона образовался 4,45 миллиарда лет назад. Наши результаты, опубликованные в журнале Science Advances 22 ноября, могут представлять собой старейшее свидетельство наличия воды на Марсе.
Влажная красная планета
Давно признано, что вода играла важную роль в ранней марсианской истории. Чтобы поместить наши результаты в более широкий контекст, давайте сначала рассмотрим, что означает «ранний Марс» с точки зрения марсианской геологической шкалы времени, а затем рассмотрим различные способы поиска воды на Марсе.
Как и Земля, Марс образовался около 4,5 миллиардов лет назад. История Марса имеет четыре геологических периода. Это амазонский период (от сегодняшнего дня до 3 миллиардов лет назад), гесперианский период (от 3 миллиардов до 3,7 миллиардов лет назад), нойский период (от 3,7 до 4,1 миллиарда лет назад) и пренойский период (от 4,1 миллиарда до примерно 4,5 миллиардов лет назад). назад).
О наличии воды на Марсе впервые сообщили в 1970-х годах, когда космический корабль НАСА «Маринер-9» сделал снимки речных долин на поверхности Марса. Более поздние орбитальные миссии, в том числе Mars Global Surveyor и Mars Express, обнаружили широкое присутствие гидратированных глинистых минералов на поверхности. Им бы понадобилась вода.
Долины марсианских рек и глинистые минералы в основном встречаются на территории Ноаха, которая покрывает около 45% Марса. Кроме того, орбитальные аппараты также обнаружили большие каналы затопления, называемые каналами оттока, на территории Геспера. Это предполагает кратковременное присутствие воды на поверхности, возможно, в результате выброса грунтовых вод.
Большинство сообщений о наличии воды на Марсе содержится в материалах или ландшафтах возрастом более 3 миллиардов лет. Совсем недавно было мало свидетельств существования стабильной жидкой воды на Марсе.
А как насчет периода до Ноя? Когда вода впервые появилась на Марсе?
Окно в доноаховский Марс
Есть три способа охоты за водой на Марсе. Первый — с использованием наблюдений поверхности, сделанных орбитальными космическими аппаратами. Второй вариант — использование наземных наблюдений, подобных тем, которые проводятся марсоходами.
Третий путь — изучение марсианских метеоритов, упавших на Землю, что мы и сделали.
Фактически, единственный доноахийский материал, который мы можем изучить напрямую, находится в метеоритах с Марса. Небольшая часть всех метеоритов, приземлившихся на Землю, прибыла с нашей соседней планеты.
Еще меньшая часть этих метеоритов, которые, как полагают, были выброшены с Марса во время одного удара астероида, содержат доноевский материал.
«Ребенком с плаката» этой группы является необыкновенный камень под названием NWA7034, или Black Beauty.
«Черная красавица» — знаменитый марсианский метеорит, состоящий из разрушенного поверхностного материала, или реголита. Помимо обломков горных пород, он содержит цирконы, образовавшиеся от 4,48 до 4,43 миллиарда лет назад. Это самые старые из известных частей Марса.
Изучая микроэлементы в одном из этих древних цирконов, мы обнаружили свидетельства гидротермальных процессов — то есть они подвергались воздействию горячей воды, когда формировались в далеком прошлом.
Микроэлементы, вода и связь с рудными месторождениями
Возраст циркона, который мы изучали, составляет 4,45 миллиарда лет. Внутри него железо, алюминий и натрий сохраняются в изобилии, подобно концентрическим слоям, похожим на луковицу.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте обновления о прорывах, инновациях и важных исследованиях — ежедневно или еженедельно.
Эта закономерность, называемая колебательной зональностью, указывает на то, что включение этих элементов в циркон произошло во время его магматической истории, в магме.
Проблема в том, что железо, алюминий и натрий обычно не встречаются в кристаллическом магматическом цирконе — так как же эти элементы оказались в марсианском цирконе?
Ответ: горячая вода.
В земных породах редко встречается циркон с зонами роста таких элементов, как железо, алюминий и натрий. Одно из немногих мест, где он был описан, — это Олимпийская плотина в Южной Австралии, гигантское месторождение меди, урана и золота.
Металлы в таких местах, как Олимпийская плотина, были сконцентрированы гидротермальными системами (горячими водами), проходящими через горные породы во время магматизма.
Гидротермальные системы образуются везде, где горячая вода, нагретая вулканическими водопроводными системами, проходит через скалы. Впечатляющие гейзеры в таких местах, как Йеллоустонский национальный парк в США, образуются, когда гидротермальная вода извергается на поверхность Земли.
Обнаружение гидротермального марсианского циркона открывает интригующую возможность формирования рудных месторождений на раннем Марсе.
Предыдущие исследования предположили, что Марс был влажным до Ноаха. Необычное соотношение изотопов кислорода в марсианском цирконе возрастом 4,43 миллиарда лет ранее интерпретировалось как свидетельство существования ранней гидросферы. Было даже высказано предположение, что на Марсе 4,45 миллиарда лет назад мог существовать ранний глобальный океан.
Общая картина нашего исследования такова, что магматические гидротермальные системы были активны во время раннего формирования коры Марса 4,45 миллиарда лет назад.
Неясно, означает ли это, что поверхностные воды в то время были стабильными, но мы думаем, что это возможно. Ясно одно: в коре Марса, как и на Земле, вскоре после образования появилась вода — необходимый ингредиент для обитаемости.
Информация от: Разговором
