В 2011 году в пустыне Сахара был найден небольшой метеорит. Обозначенный как Северо-Западная Африка (NWA) 7034 или «Черная красавица», почерневший кусок вулканического кристалла оказался маленьким кусочком Марса, выброшенным в космос ударом астероида. Но откуда он взялся на Марсе? Если бы мы знали это, метеорит мог бы дать нам важную информацию о том, как сформировался наш похожий на Землю сосед. Красная планета покрыта бесчисленными кратерами от ударов астероидов, и до недавнего времени казалось, что невозможно сказать, какой из них является домом Северо-Западной Африки 7034. В новом исследовании мы просмотрели более 94 миллионов кратеров, чтобы определить происхождение скалистого марсианского гостя: кратер в южном полушарии нашей соседней планеты, образовавшийся в результате падения астероида между 5 и 10 миллионами лет назад. Примерно 4,5 миллиарда лет назад диск из газа, пыли и льда разрушился, сформировав Солнце, планеты, их луны и остальную часть Солнечной системы. Несколько миллионов лет спустя расплавленные сгустки материи начали остывать, образуя твердые планеты.
Мы очень мало знаем об этой ранней стадии планетарной эволюции на Земле. Эрозия и движение тектонических плит очень затрудняют поиск таких древних пород. Мы хотели бы узнать больше о том, как планеты формируются и развиваются с течением времени, потому что это помогло бы нам понять, почему Земля так отличается от других планет. Чтобы узнать больше о происхождении планет, космические агентства отправляют на Марс множество зондов и марсоходов, чтобы разгадать его геологическое прошлое. Марс часто считают родным братом Земли. В прошлом он содержал жидкую воду, образующую озера и моря, а также длительное время подвергался вулканической активности. Однако на Марсе нет тектоники плит и мало недавней эрозии, поэтому его древние породы лучше сохранились, чем на Земле. Одной из ключевых задач следующего поколения марсианских миссий является сбор образцов из одного конкретного места, кратера Джезеро, и доставка их на Землю для анализа.
Однако у нас уже есть несколько образцов Марса, которые мы можем тщательно исследовать. В лабораториях по всему миру находится около 300 кусочков Марса в виде метеоритов, и они интенсивно изучаются в течение последних 30 лет. Эти метеориты были запущены с поверхности Марса в результате столкновения с десятком астероидов за последние 20 миллионов лет. Однако точное местонахождение источников единственной имеющейся на Земле марсианской породы неизвестно. Поиск точного происхождения этих метеоритов будет эквивалентен нескольким бесплатным миссиям по возврату образцов, поэтому исследователи пытались на протяжении десятилетий. Только сейчас это стало достижимо благодаря внедрению методов машинного обучения. Наше исследование, о котором сообщалось на этой неделе, раскрывает происхождение одного из самых интересных известных марсианских метеоритов: NWA 7034, наиболее изученного образца с Марса на сегодняшний день.
Используя суперкомпьютер в Исследовательском центре суперкомпьютеров Pawsey в Перте, мы проанализировали колоссальный объем изображений Марса в высоком разрешении. С помощью разработанного нами алгоритма машинного обучения мы идентифицировали более 94 миллионов ударных кратеров. Этот каталог кратеров является самым большим из когда-либо созданных и позволяет нам понять историю их создания с беспрецедентным разрешением. Мы обнаружили, что самые маленькие кратеры диаметром менее 100 метров распределяются в виде лучей, направленных наружу от 19 больших и очень молодых ударных кратеров. Эти небольшие удары называются вторичными кратерами и возникают в результате падения обломков после сильного удара. Зная это, мы могли исключить около 80 000 кратеров как потенциальные источники марсианских метеоритов, поскольку они не могли выбрасывать камни в космос. У нас остались только эти 19 больших кратеров.
Затем мы сравнили характеристики метеорита NWA 7034 (в основном его возраст, состав и магнитные свойства) с характеристиками поверхности, окружающей 19 кратеров, полученной по данным космических аппаратов на орбите вокруг планеты. Мы с моей командой поняли, что только один, ранее безымянный кратер мог объяснить все характеристики метеорита: кратер диаметром 10 км, расположенный в провинции Терра Киммерия-Сиренум, в южном полушарии Марса. Кратер был безымянным, потому что ранее никто не считал его очень интересным. Мы предложили название Каррата в связи с городом в Западной Австралии рядом с древнейшей скалой, когда-либо обнаруженной на Земле. Самым захватывающим в этом открытии было установление связи между этим редким образцом Марса и уникальными характеристиками региона Terra Cimmeria-Sirenum.
Из лабораторных анализов, проведенных на этом метеорите, мы знаем, что он содержит древние минералы: цирконы возрастом около 4,48 миллиарда лет, старше самых старых цирконов, найденных на Земле и расположенных в Западной Австралии. Состав некоторых частей метеорита также весьма интригующий: они сопоставимы с сегодняшними земными континентами. Это говорит нам о том, что Terra Cimmeria-Sirenum представляет собой древнюю кору, содержащую породы возрастом 4,5 миллиарда лет, с химическими и магнитными характеристиками, отличными от других мест на Марсе. Отправка будущих миссий в указанный регион позволит ученым изучить то, что произошло на Марсе 4,5 миллиарда лет назад, через несколько миллионов лет после его образования. Поскольку Земля потеряла свою старую поверхность в основном из-за тектоники плит, наблюдение за такой обстановкой на очень древних участках Марса — это окно в древнюю Землю, которую мы потеряли давным-давно.
