Это представление художника о раннем Марсе с жидкой водой (синие участки) на поверхности. Древние регионы Марса имеют признаки обилия воды, например, 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 образовывать реки, озера и, возможно, даже океаны воды. Когда планета остыла и потеряла 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. Фото: НАСА/MAVEN/Институт Луны и Планет.
Марсоход НАСА «Кьюриосити», в настоящее время исследующий кратер Гейла на Марсе, предоставляет новые подробности о том, как древний марсианский климат превратился из потенциально пригодного для жизни (со свидетельствами наличия широко распространенной жидкой воды на поверхности) к поверхности, негостеприимной для земной жизни, какой мы ее знаем. это.
Хотя поверхность Марса сегодня холодна и враждебна к жизни, роботы-исследователи НАСА на Марсе ищут подсказки относительно того, могла ли она поддерживать жизнь в далеком прошлом. Исследователи использовали инструменты на борту Curiosity для измерения изотопного состава богатых углеродом минералов (карбонатов), обнаруженных в кратере Гейла, и открыли новую информацию о том, как изменился древний климат Красной планеты.
«Значения изотопов этих карбонатов указывают на экстремальное испарение, что позволяет предположить, что эти карбонаты, вероятно, образовались в климате, который мог поддерживать только временную жидкую воду», — сказал Дэвид Бертт из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и ведущий автор исследования статья с описанием этого исследования опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Наши образцы не соответствуют древней среде с жизнью (биосфере) на поверхности Марса, хотя это не исключает возможности существования подземной биосферы или поверхностной биосферы, которая началась и закончилась до образования этих карбонатов».
Изотопы — это версии элемента с разной массой. По мере испарения воды легкие версии углерода и кислорода с большей вероятностью уходили в атмосферу, в то время как тяжелые версии чаще оставались позади, накапливаясь в более высоких количествах и в данном случае в конечном итоге внедряясь в карбонатные породы.
Учёные интересуются карбонатами из-за их доказанной способности служить климатическими рекордсменами. Эти минералы могут сохранять признаки среды, в которой они образовались, включая температуру и кислотность воды, а также состав воды и атмосферы.
В статье предложены два механизма образования карбонатов, обнаруженных в Гейле. В первом сценарии карбонаты образуются в результате серии влажно-сухих циклов внутри кратера Гейла. Во втором случае карбонаты образуются в очень соленой воде в холодных ледообразующих (криогенных) условиях кратера Гейла.
«Эти механизмы формирования представляют собой два разных климатических режима, которые могут представлять разные сценарии обитаемости», — сказала Дженнифер Стерн из НАСА Годдард, соавтор статьи. «Влажно-сухая езда на велосипеде будет указывать на чередование более обитаемой и менее обитаемой среды, в то время как криогенные температуры в средних широтах Марса будут указывать на менее обитаемую среду, где большая часть воды заключена во льду и недоступна для химии или биологии. , а то, что там, крайне соленое и неприятное для жизни».
Эти климатические сценарии для древнего Марса предлагались ранее на основе присутствия определенных минералов, моделирования глобального масштаба и идентификации горных образований. Этот результат является первым, который добавляет изотопные данные из образцов горных пород в поддержку этих сценариев.
Значения тяжелых изотопов в марсианских карбонатах значительно выше, чем те, которые наблюдаются на Земле для карбонатных минералов, и являются самыми тяжелыми значениями изотопов углерода и кислорода, зарегистрированными для любых марсианских материалов. Фактически, по мнению команды, как влажный, так и сухой и холодный соленый климат необходимы для образования карбонатов, которые так обогащены тяжелым углеродом и кислородом.
«Тот факт, что эти значения изотопов углерода и кислорода выше, чем все остальное, 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) существовала крайняя степень испарения, из-за которой значения этих изотопов были такими тяжелыми, и 2 ) эти более тяжелые значения были сохранены, поэтому любые процессы, которые могли бы создать более легкие значения изотопов, должны были быть значительно меньшими по величине», — продолжил он.
Это открытие было сделано с помощью инструментов анализа образцов на Марсе (SAM) и перестраиваемого лазерного спектрометра (TLS) на борту марсохода Curiosity. SAM нагревает образцы почти до 1652 градусов по Фаренгейту (почти 900°C), а затем TLS используется для анализа газов, образующихся во время этой фазы нагрева.
