Вопрос о том, существовала ли на Марсе жизнь, уже несколько десятилетий будоражит воображение ученых и общественности. Центральное место в ответе на этот вопрос занимает получение информации о прошлом климате соседа Земли: была ли эта планета теплой и влажной, с морями и реками, подобными тем, что есть на нашей Земле? Или же она была холодной и ледяной, а значит, потенциально менее склонной к поддержанию жизни в том виде, в котором мы ее знаем? Новое исследование находит доказательства в пользу последнего, обнаруживая сходство между почвами, найденными на Марсе, и почвами канадского Ньюфаундленда с холодным субарктическим климатом, сообщает Desert Research Institute.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Communications Earth and Environment, искали на Земле почвы, сопоставимые по составу с марсианским кратером Гейл. Ученые часто используют почву для отображения истории окружающей среды, поскольку присутствующие в ней минералы могут рассказать об эволюции ландшафта во времени. Понимание того, как формировались эти материалы, может помочь ответить на давние вопросы об исторических условиях на красной планете. Почвы и горные породы кратера Гейла дают представление о климате Марса в период 3-4 миллиардов лет назад, когда на планете было относительно много воды – в тот же период времени, когда на Земле впервые появилась жизнь.
«Кратер Гейла – это палеоозеро, где, очевидно, присутствовала вода. Но каковы были условия окружающей среды в то время? Мы никогда не найдем прямого аналога марсианской поверхности, потому что условия на Марсе и Земле сильно отличаются. Но мы можем проследить тенденции в земных условиях и использовать их для экстраполяции на марсианские вопросы», – говорит Энтони Фельдман, почвовед и геоморфолог.
Марсоход НАСА Curiosity исследовал кратер Гейла с 2011 года и обнаружил множество почвенных образцов, известных как «рентгеноаморфный материал». Эти компоненты почвы не имеют типичной повторяющейся атомной структуры, определяющей минералы, и поэтому не могут быть легко охарактеризованы с помощью традиционных методов, таких как дифракция рентгеновских лучей – когда они попадают на кристаллические материалы, такие как алмаз, например, то рассеиваются под характерными углами в зависимости от внутренней структуры минерала. Однако лучи аморфного материала не дают таких характерных «отпечатков пальцев». Этот метод дифракции был использован марсоходом Curiosity, чтобы продемонстрировать, что рентгеноаморфный материал составляет от 15 до 73% образцов почвы и горных пород, исследованных в кратере Гейла.
«Рентгеноаморфные материалы можно представить себе как желе. Это суп из различных элементов и химических веществ, которые просто скользят друг по другу», – говорит Фельдман.
Марсоход Curiosity также провел химический анализ образцов почвы и горных пород и обнаружил, что аморфный материал богат железом и кремнием, но не содержит алюминия. Помимо ограниченной химической информации, ученые пока не понимают, что представляет собой аморфный материал и что его присутствие говорит об исторической среде Марса. Получение дополнительной информации о том, как эти загадочные материалы образуются и сохраняются на Земле, может помочь ответить на постоянные вопросы о красной планете.
Фельдман и его коллеги посетили три места в поисках подобного материала: Столовые горы в Ньюфаундленде, горы Кламат в Северной Калифорнии и западную часть Невады. В этих местах были серпентиновые почвы, которые, как ожидали исследователи, по химическому составу будут похожи на материал из кратера Гейла: богатые железом и кремнием, но не содержащие алюминия. В этих местах также наблюдался диапазон осадков, снегопадов и температур, что могло помочь понять, какие условия окружающей среды способствуют образованию аморфного материала и его сохранению.
В каждом месте исследовательская группа изучала почвы с помощью рентгеновского дифракционного анализа и просвечивающей электронной микроскопии, что позволило увидеть почвенные материалы на более детальном уровне. В субарктических условиях Ньюфаундленда были получены материалы, химически схожие с теми, что были найдены в кратере Гейла, но не обладающие кристаллической структурой.
«Это показывает, что для образования таких материалов нужна вода. Но для сохранения аморфного материала в почвах необходимы холодные условия, близкие к заморозкам среднегодовые температуры», – говорит Фельдман.
Аморфный материал часто считается относительно нестабильным, что означает, что атомы еще не организовались в окончательные, более кристаллические формы. «Что-то происходит в кинетике – скорости реакции – и замедляет ее, чтобы эти материалы могли сохраняться в геологических временных масштабах. Мы предполагаем, что очень холодные, близкие к заморозке условия являются одним из кинетических ограничивающих факторов, позволяющих этим материалам формироваться и сохраняться», – говорит Фельдман.
«Это исследование улучшает наше понимание климата Марса. Результаты показывают, что обилие этого материала в кратере Гейла соответствует субарктическим условиям, подобным тем, которые мы могли бы наблюдать, например, в Исландии», – заключил Фельдман.
[Фото: Anthony Feldman/DRI]
