Марс когда-то был как Канада

Новое исследование планетологов выявило сильное сходство между почвами в кратере Гейл на Марсе и почвами в Ньюфаундленде, Канада, где климат субарктический и холодный.

Почвы часто используются учеными для описания истории окружающей среды, так как содержащиеся в них минералы могут рассказать о эволюции ландшафта с течением времени. Понимание того, как эти материалы формировались, может помочь ответить на давние вопросы о климатических условиях на Марсе в прошлом. Почвы и горные породы кратера Гейл представляют собой записи климата Марса от 3 до 4 миллиардов лет назад, когда на планете было относительно много воды — в тот же период, когда на Земле появилась жизнь.

«Кратер Гейл — это древнее дно озера, где, очевидно, была вода. Но каковы были условия окружающей среды, когда там была вода?» — объяснил доктор Энтони Фельдман, почвовед и геоморфолог из Института исследований пустыни. «Мы никогда не найдем прямой аналог марсианской поверхности, потому что условия на Марсе и Земле сильно различаются. Но мы можем изучать тенденции в земных условиях и использовать их для экстраполяции на марсианские вопросы».

С 2011 года марсоход NASA Curiosity исследует кратер Гейл и обнаружил множество почвенных материалов, известных как рентгеноаморфные материалы. Эти компоненты почвы не имеют типичной повторяющейся атомной структуры, которая определяет минералы, и поэтому их трудно охарактеризовать с помощью традиционных методов, таких как рентгеновская дифракция.

Когда рентгеновские лучи направляются на кристаллические материалы, такие как алмаз, они рассеиваются под характерными углами в зависимости от внутренней структуры минерала. Однако рентгеноаморфный материал не производит этих характерных отпечатков. Этот метод использовался марсоходом Curiosity для демонстрации того, что рентгеноаморфный материал составлял от 15 до 73% протестированных образцов почвы и горных пород в кратере Гейл.

«Можно представить рентгеноаморфные материалы как желе. Это смесь различных элементов и химических веществ, которые просто скользят друг мимо друга», — пояснил доктор Фельдман. Curiosity также проводил химический анализ почв и образцов горных пород, обнаружив, что аморфный материал богат железом и кремнеземом, но беден алюминием. Вне ограниченной химической информации ученые пока не понимают, что представляет собой этот аморфный материал и что его присутствие говорит о прошлой среде на Марсе.

Доктор Фельдман и его коллеги посетили три места в поисках аналогичных рентгеноаморфных материалов: Плато Грос-Морн в национальном парке Грос-Морн в Ньюфаундленде, горы Кламат в Северной Калифорнии и запад Невады. Эти три места имели серпентиновые почвы, которые, как ожидали исследователи, будут химически похожи на аморфный материал в кратере Гейл: богатые железом и кремнеземом, но с низким содержанием алюминия. Также эти места предоставили диапазон осадков, снежного покрова и температур, которые могли бы помочь понять тип условий окружающей среды, способствующих образованию аморфного материала и его сохранению.

На каждом участке команда исследовала почвы с помощью рентгеновской дифракции и просвечивающей электронной микроскопии, что позволило им увидеть почвенные материалы на более детальном уровне. Субарктические условия Ньюфаундленда произвели материалы, химически схожие с найденными в кратере Гейл и не имевшие кристаллической структуры. Почвы, образованные в более теплом климате Калифорнии и Невады, такими не были.

«Это показывает, что для формирования этих материалов нужна вода, но также необходимы холодные, близкие к замерзанию среднегодовые температуры для их сохранения в почвах», — сказал доктор Фельдман. Аморфный материал часто считается относительно нестабильным, что означает, что на атомном уровне атомы еще не организовались в свои окончательные, более кристаллические формы. «Что-то происходит в кинетике — или скорости реакции, что замедляет процесс, позволяя этим материалам сохраняться в течение геологических временных масштабов», — добавил доктор Фельдман. «Мы предполагаем, что очень холодные, близкие к замерзанию условия являются одним из кинетических ограничивающих факторов, которые позволяют этим материалам формироваться и сохраняться».

«Это исследование улучшает наше понимание климата Марса. Результаты показывают, что обилие этого материала в кратере Гейл соответствует субарктическим условиям, подобным тем, которые наблюдаются, например, в Исландии». Работа команды опубликована в журнале Communications Earth and Environment .