Марсоход собирает каменные ключи к водной истории Марса
В первый год исследования кратера Джезеро на Марсе марсоход Perseverance собрал образцы горных пород, которые, как ожидают ученые, обеспечат долгожданную хронологию геологической и водной истории планеты. Им просто нужно подождать десятилетие, чтобы узнать ответ, пока образцы не будут собраны с поверхности и возвращены на Землю для датировки в 2033 году. Тем не менее ученые в восторге от того, что они уже обнаружили в образцах. Эти открытия изложены в статье, которая появится 25 августа в журнале Science, с более подробным анализом во второй статье Science и двух других статьях, одновременно опубликованных онлайн в Science Advances.
Кратер Джезеро, расположенный к северу от марсианского экватора, был целью миссии НАСА «Марс 2020» и его марсохода «Настойчивость», потому что он содержал что-то похожее на дельту реки, которая образовалась внутри дна озера и, таким образом, потенциально может рассказать ученым о том, когда вода текла по поверхности планеты. поверхность. По словам геохимика Дэвида Шустера, профессора наук о Земле и планет Калифорнийского университета в Беркли, породы, собранные со дна кратера, лежат в основе отложений дельты, поэтому возраст их кристаллизации обеспечит верхний предел образования дельты.
«Когда эта дельта была отложена, это является одной из основных целей нашей программы возврата образцов, потому что это позволит количественно определить, когда существовало озеро и когда присутствовали условия окружающей среды, которые могли бы быть подходящими для жизни», — сказал Шустер, который является член научной группы НАСА по сбору образцов, один из трех основных авторов научной статьи, в которой резюмируется работа, и соавтор двух из трех других статей. Двумя другими ведущими авторами сводной научной статьи являются геохимик Кеннет Фарли из Калифорнийского технологического института, научный сотрудник проекта Perseverance, и заместитель научного сотрудника проекта Mars 2020 Кэтрин Стэк Морган из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL).
Главный сюрприз, по словам Шустера, заключается в том, что породы, собранные в четырех местах на дне кратера Джезеро, представляют собой изверженные кумулятивные породы, то есть они образовались в результате охлаждения расплавленной магмы и являются лучшими породами для точной геохронологии после того, как образцы были отобраны. вернулся на Землю. Они также свидетельствуют о том, что они были изменены водой. «С точки зрения выборки это огромно», — сказал он. «Тот факт, что у нас есть доказательства водного изменения магматических пород — это ингредиенты, которые очень волнуют людей в отношении понимания условий окружающей среды, которые потенциально могли поддерживать жизнь в какой-то момент после того, как эти породы были сформированы».
«Одна большая ценность магматических пород, которые мы собрали, заключается в том, что они расскажут нам о том, когда озеро существовало в Джезеро. Мы знаем, что оно было там позже, чем образовались магматические породы дна кратера», — сказал Фарли. «Это ответит на некоторые важные вопросы: когда климат Марса способствовал возникновению озер и рек на поверхности планеты? И когда он изменился на очень холодные и сухие условия, которые мы наблюдаем сегодня?»
Перед миссией геологи ожидали, что дно кратера было заполнено либо осадком, либо лавой, представляющей собой расплавленную породу, вылившуюся на поверхность и быстро остывшую. Но в двух местах, называемых Сейтах (слово навахо означает «среди песка»), скалы, по-видимому, образовались под землей и медленно остыли. Очевидно, то, что их покрывало, разрушилось за последние 2,5–3,5 миллиарда лет.
«Первые девять месяцев, когда мы ехали по дну кратера, мы буквально обсуждали, являются ли скалы, на которые мы смотрим, отложениями, отложившимися в озере, или магматическими породами», — сказал он. «На самом деле это магматические породы. И форма магматических пород, которые мы нашли, довольно удивительна, потому что она не похожа на простую вулканическую породу, излившуюся в кратер. и постепенно охлаждался в большом магматическом очаге».
Кристаллическая структура изверженной породы, мало чем отличающаяся от гранита Сьерра-Невада, но иного состава и гораздо более мелкозернистая, показала миллиметровые зерна оливина, сросшиеся с пироксеном, которые могли образоваться только при медленном охлаждении. Крупнозернистый оливин похож на тот, который можно увидеть в некоторых метеоритах, которые, как считается, возникли на Марсе и в конечном итоге упали на Землю. Данные, подтверждающие это, получены из мультиспектральных изображений и рентгенофлуоресцентного анализа с помощью инструментов на борту Perseverance и подробно описаны во второй научной статье ведущего автора Ян Лю, планетарного геолога из JPL. По словам Шустера, данные позволяют предположить несколько сценариев, объясняющих присутствие магматических пород на дне кратера. «Либо скала остыла под землей и каким-то образом поднялась снизу, либо было что-то вроде озера магмы, которое заполнило кратер и постепенно остыло», — сказал он.
Образцы из второго близлежащего места, называемого Маас — Марс на языке навахо, — также извержены, но имеют другой состав. Поскольку этот слой покрывает слой магматической породы, обнаженной в Сейте, скала Мааз могла быть верхним слоем магматического озера. В магматических озерах на Земле более плотные минералы оседают вниз по мере кристаллизации, создавая слои различного состава. Эти типы магматических образований называются кумулятивными, что означает, что они образовались в результате осаждения обогащенного железом и магнием оливина и последующего многостадийного охлаждения мощного магматического тела.
Магматические породы Мааз также могли образоваться в результате более позднего извержения вулкана. В любом случае, по словам Шустера, верхний слой, который частично разрушился, мог иметь толщину порядка сотен метров. И медленно охлаждающиеся породы в Сейте, и потенциально более быстро охлаждающиеся породы в Маасе изменились под действием воды, хотя и по-разному. Согласно химическому анализу, проведенному на борту марсохода, скалы Мааз содержали карманы минералов, которые могли сконденсироваться из соленого рассола, в то время как породы Сейта прореагировали с газированной водой. Точное время, когда образовались эти различные слои, будет установлено только лабораторным анализом на Земле, поскольку инструменты геохимического анализа, необходимые для датирования, слишком велики, чтобы их можно было разместить на борту «Настойчивости».
«Существует множество различных геохимических наблюдений, которые мы можем провести в этих породах, когда вернем их на Землю. Это даст нам все виды информации об этой магматической среде», — сказал он. «Мы можем выяснить, когда кристаллизовалась порода, и это одна из вещей, которые меня больше всего волнуют, поскольку я предоставляю дельта-временное ограничение. Но это также дает нам информацию о том, когда магматическая активность происходила в недрах планеты. В сочетании со спутником изображений, мы можем затем связать это с более широкой картиной, более региональной магматической активностью».
Шустер отметил, что на каждом из четырех участков были взяты дубликаты горных пород, которые в течение года будут помещены в тайник вместе с другими дубликатами на резервном участке возле дельты, чтобы использоваться только в том случае, если первичные образцы на борту «Настойчивости» станут недоступны из-за механической неисправности. Этот будущий тайник также будет включать недавно собранные образцы отложений из самой дельты, детали которых готовятся для будущей научной статьи.
