Naukowcy prześledzili pochodzenie meteorytu Lafayette Marsdatując minerały zmienione wodą na 742 miliony lat temu.
Odkrycia sugerują, że interakcja meteorytu z wodą wynika z topnienia podpowierzchniowej wiecznej zmarzliny, a nie wody powierzchniowej, co dostarcza kluczowych informacji na temat aktywności geologicznej Marsa i jego potencjału tworzenia warunków sprzyjających życiu.
Z Marsa na Ziemię: podróż meteorytu Lafayette
Jedenaście milionów lat temu asteroida uderzyła w Marsa, wyrzucając fragmenty planety w przestrzeń kosmiczną. Jeden z tych fragmentów ostatecznie dotarł na Ziemię, lądując w pobliżu dzisiejszego Uniwersytetu Purdue. Ten rzadki marsjański meteoryt, później nazwany Meteorytem Lafayette, został ponownie odkryty w szufladzie Purdue w 1931 roku.
Wstępne badania wykazały, że meteoryt Lafayette wszedł kiedyś w interakcję z ciekłą wodą, gdy znajdował się jeszcze na Marsie, co zrodziło pytania o to, kiedy doszło do tej interakcji. Niedawno międzynarodowy zespół naukowców, w tym dwóch z College of Science Uniwersytetu Purdue, z powodzeniem określił wiek minerałów zmienionych przez wodę w meteorycie. Ich odkrycia, opublikowane obecnie w Listy z perspektywy geochemicznejdostarczają krytycznego wglądu w wodnistą przeszłość Marsa.
Datowanie geologiczne marsjańskich meteorytów
Główną autorką tej publikacji jest Marissa Tremblay, adiunkt na Wydziale Nauk o Ziemi, Atmosferze i Planetach (EAPS) na Uniwersytecie Purdue. Wykorzystuje gazy szlachetne, takie jak hel, neon i argon, do badania procesów fizycznych i chemicznych kształtujących powierzchnię Ziemi i innych planet. Wyjaśnia, że niektóre meteoryty z Marsa zawierają minerały, które powstały w wyniku interakcji z ciekłą wodą, gdy znajdowały się jeszcze na Marsie.
„Datowanie tych minerałów może zatem nam powiedzieć, kiedy w geologicznej przeszłości planety na powierzchni Marsa lub w jej pobliżu znajdowała się woda w stanie ciekłym” – mówi. „Datowaliśmy te minerały w marsjańskim meteorycie Lafayette i odkryliśmy, że powstały 742 miliony lat temu. Nie sądzimy, że w tym czasie na powierzchni Marsa było dużo wody w stanie ciekłym. Zamiast tego uważamy, że woda powstała w wyniku topnienia pobliskiego podpowierzchniowego lodu zwanego wieczną zmarzliną i że topnienie wiecznej zmarzliny było spowodowane aktywnością magmową, która nadal okresowo występuje na Marsie po dzień dzisiejszy”.
Udowodnienie historycznej obecności wody na Marsie
W tej publikacji jej zespół wykazał, że wiek uzyskany do określenia czasu interakcji woda-skała na Marsie jest solidny i że na zastosowany chronometr nie miały wpływu zdarzenia, które przydarzyły się Lafayette’owi po jego zmianie w obecności wody.
„Na wiek mógł mieć wpływ wpływ uderzenia, które wyrzuciło meteoryt Lafayette z Marsa, nagrzewanie, którego doświadczał Lafayette w ciągu 11 milionów lat unoszenia się w przestrzeni, lub nagrzewanie, którego doświadczał Lafayette, gdy spadł na Ziemię i trochę się spalił w atmosferze ziemskiej” – mówi. „Ale byliśmy w stanie wykazać, że żadna z tych rzeczy nie miała wpływu na wiek zmian wodnistych w Lafayette”.
Współautorem artykułu jest Ryan Ickert, starszy pracownik naukowy w Purdue EAPS. Do badania skali czasowych procesów geologicznych wykorzystuje ciężkie radioaktywne i stabilne izotopy. Wykazał, że inne dane dotyczące izotopów (wcześniej wykorzystywane do szacowania czasu interakcji woda-skała na Marsie) były problematyczne i prawdopodobnie miały na nie wpływ inne procesy.
„Ten meteoryt ma wyjątkowe dowody na to, że zareagował z wodą. Dokładna data była kontrowersyjna, a w naszej publikacji podano datę obecności wody” – mówi.
Tajemniczy przyjazd do Purdue
Dzięki badaniom sporo wiadomo na temat historii powstania meteorytu Lafayette. Został wyrzucony z powierzchni Marsa około 11 milionów lat temu w wyniku uderzenia.
„Wiemy o tym, ponieważ po wyrzuceniu z Marsa meteoryt został bombardowany w przestrzeni kosmicznej przez cząstki promieniowania kosmicznego, co spowodowało produkcję pewnych izotopów w Lafayette” – mówi Tremblay. „Wiele meteoroidów powstaje w wyniku uderzeń w Marsa i inne ciała planetarne, ale tylko garstka ostatecznie spadnie na Ziemię”.
Ale kiedy Lafayette uderzył w Ziemię, historia stała się nieco niejasna. Wiadomo na pewno, że meteoryt znaleziono w szufladzie Uniwersytetu Purdue w 1931 roku. Jednak to, jak się tam dostał, wciąż pozostaje tajemnicą. Tremblay i inni poczynili postępy w wyjaśnianiu historii linii czasu po Ziemi w: niedawna publikacja.
„Wykorzystaliśmy zanieczyszczenia organiczne z Ziemi znalezione na Lafayette (w szczególności choroby upraw), które były szczególnie rozpowszechnione w niektórych latach, aby określić, kiedy mógł spaść i czy ktoś mógł być świadkiem upadku meteorytu” – mówi Tremblay.
Meteoryty jako niebiańskie kapsuły czasu
Meteoryty to stałe kapsuły czasu z planet i ciał niebieskich naszego wszechświata. Niosą ze sobą fragmenty danych, które mogą zostać odblokowane przez geochronologów. Od skał, które można znaleźć na Ziemi, odróżniają się skorupą, która tworzy się podczas opadania przez naszą atmosferę i często tworzy ogniste wejście widoczne na nocnym niebie.
„Możemy identyfikować meteoryty, badając, jakie minerały są w nich obecne i powiązania między tymi minerałami wewnątrz meteorytu” – mówi Tremblay. „Meteoryty są często gęstsze niż skały ziemskie, zawierają metal i mają właściwości magnetyczne. Możemy także szukać takich rzeczy, jak skorupa termojądrowa, która tworzy się podczas wejścia w atmosferę ziemską. Wreszcie możemy wykorzystać skład chemiczny meteorytów (w szczególności ich skład izotopów tlenu), aby ustalić, z jakiego ciała planetarnego pochodzą lub do jakiego typu meteorytu należą.
Wspólne wysiłki w naukach planetarnych
W skład zespołu zaangażowanego w tę publikację wchodzili naukowcy z międzynarodowej współpracy. W skład zespołu wchodzą także Darren F. Mark, Dan N. Barfod, Benjamin E. Cohen, Martin R. Lee, Tim Tomkinson i Caroline L. Smith reprezentujący Centrum Badań nad Środowiskiem Szkockich Uniwersytetów (SUERC), Wydział Nauk o Ziemi i Środowisku na Uniwersytecie Szkockim na Uniwersytecie St Andrews, w Szkole Nauk Geograficznych i Ziemi przy ul Uniwersytet w GlasgowSzkoła Nauk o Ziemi przy ul Uniwersytet w Bristoluoraz Grupa Naukowa w Muzeum Historii Naturalnej w Londynie.
„Przed przeprowadzką do Purdue Ryan i ja pracowaliśmy w Centrum Badań nad Środowiskiem Szkockich Uniwersytetów, gdzie przeprowadzono analizy izotopowe argonu i argonu minerałów przemian w Lafayette” – mówi Tremblay. „Nasi współpracownicy z SUERC, Uniwersytetu w Glasgow i Muzeum Historii Naturalnej wykonali już wcześniej wiele pracy, badając historię Lafayette”.
Datowanie minerałów przemian w Lafayette i, bardziej ogólnie, w tej klasie meteorytów marsjańskich zwanych nakhlitami, było długoterminowym celem planetologii, ponieważ naukowcy wiedzą, że zmiany nastąpiły w obecności ciekłej wody na Marsie. Jednakże materiały te są szczególnie trudne do datowania, a poprzednie próby ich datowania były albo bardzo niepewne i/lub prawdopodobnie miały na nie wpływ procesy inne niż przemiana wodna.
„Zademonstrowaliśmy solidny sposób datowania minerałów zmieniających się w meteorytach, który można zastosować w przypadku innych meteorytów i ciał planetarnych, aby zrozumieć, kiedy mogła występować woda w stanie ciekłym” – mówi Tremblay.
Dzięki funduszowi Stahura Undergraduate Meteorite Fund Tremblay i Ickert będą mogli kontynuować badania geochemii i historii meteorytów, a studenci Purdue EAPS będą mogli pomóc w tych badaniach.
Odniesienie: „Datowanie niedawnej aktywności wodnej na Marsie” autorstwa MM Tremblay, DF Mark, DN Barfod, BE Cohen, RB Ickert, MR Lee, T. Tomkinson i CL Smith, 6 listopada 2024 r., Listy dotyczące perspektyw geochemicznych.
DOI: 10.7185/geochemlet.2443
