Naukowcy badający marsjański meteoryt odkryli najstarszy znany dowód istnienia wody Marsdatowany na 4,45 miliarda lat.
Odkrycie to sugeruje, że historia geologiczna Marsa obejmuje znaczną aktywność hydrotermalną, która mogła sprzyjać zamieszkiwaniu na początku historii planety. Te starożytne cyrkonie, zbadane pod kątem pierwiastków śladowych, wskazują na warunki, które mogły pozwolić na utworzenie się złóż rudy podobnych do tych występujących na Ziemi, stwarzając fascynujące możliwości dotyczące przeszłości Marsa.
Starożytne wody Ziemi
Woda jest wszędzie na Ziemi – pokrywa około 70% jej powierzchni, wypełnia powietrze, a nawet jest zamknięta w skałach. Dowody geologiczne pokazuje, że woda jest stale obecna na naszej planecie od około 4,3 miliarda lat.
Mars opowiada jednak inną historię. Kalendarium obecności wody na Czerwonej Planecie pozostaje niepewne. Naukowcy pracują nad ustaleniem, kiedy woda pojawiła się po raz pierwszy na Marsie, gdzie się skoncentrowała i jak długo trwała. Gdyby Mars kiedykolwiek nadawał się do zamieszkania, potrzebowałby przynajmniej trochę wody.
W przełomowym badaniu przeanalizowaliśmy minerał cyrkon w marsjańskim meteorycie i odkryliśmy dowody istnienia wody sprzed 4,45 miliarda lat. Odkrycia te, opublikowane niedawno w Postęp naukimoże być najstarszym jak dotąd dowodem na istnienie wody na Marsie.
Mokra czerwona planeta
Od dawna uznawano, że woda odegrała ważną rolę we wczesnej historii Marsa. Aby umieścić nasze wyniki w szerszym kontekście, zastanówmy się najpierw, co oznacza „wczesny Mars” w kontekście marsjańskiej skali czasu geologicznego, a następnie rozważmy różne sposoby poszukiwania wody na Marsie.
Podobnie jak Ziemia, Mars powstał około 4,5 miliarda lat temu. Historia Marsa składa się z czterech okresów geologicznych. Są to Amazonia (od dzisiaj do 3 miliardów lat), Hesperian (od 3 miliardów do 3,7 miliardów lat temu), Noahijczyk (3,7 miliarda do 4,1 miliarda lat temu) i Prenoachian (4,1 miliarda do około 4,5 miliarda lat temu) temu).
Dowody na obecność wody na Marsie po raz pierwszy pojawiły się w latach 70. XX wieku NASAstatku kosmicznego Mariner 9 wykonał zdjęcia dolin rzecznych na powierzchni Marsa. Późniejsze misje orbitalne, m.in Globalny inspektor Marsa I Ekspres Marsodkryli powszechną obecność uwodnionych minerałów ilastych na powierzchni. Te potrzebowałyby wody.
Doliny rzek marsjańskich i minerały ilaste występują głównie na terenach Noahitu, które pokrywają około 45% powierzchni Marsa. Ponadto znaleziono także orbitery duże kanały przeciwpowodziowe – zwane kanałami odpływowymi – na terenach hesperyjskich. Sugerują one krótkotrwałą obecność wody na powierzchni, być może w wyniku uwalniania się wód gruntowych.
Większość raportów o wodzie na Marsie znajduje się w materiałach lub terenach starszych niż 3 miliardy lat. Ostatnio nie ma zbyt wielu dowodów na istnienie stabilnej wody w stanie ciekłym na Marsie.
A co z okresem przednoahickim? Kiedy woda pojawiła się po raz pierwszy na Marsie?
Polowanie na wodę na starożytnym Marsie
Istnieją trzy sposoby poszukiwania wody na Marsie. Pierwsza polega na wykorzystaniu obserwacji powierzchni wykonanych przez krążący wokół Ziemi statek kosmiczny. Drugi wykorzystuje obserwacje naziemne, takie jak te wykonane przez łaziki marsjańskie.
Trzeci sposób polega na badaniu meteorytów marsjańskich, które wylądowały na Ziemi, co też zrobiliśmy.
W rzeczywistości jedyny materiał przednoachijski, jaki mamy do bezpośredniego badania, znajduje się w meteorytach z Marsa. Niewielka liczba wszystkich meteorytów, które wylądowały na Ziemi przybyli z naszej sąsiedniej planety.
Czarne piękno: marsjańskie okno
Uważa się, że jeszcze mniejszy podzbiór tych meteorytów został wyrzucony z Marsa podczas pojedynczym uderzeniem asteroidyzawierają materiał przednoahicki.
„Dziecko z plakatu” tej grupy to niezwykła skała o nazwie NWA7034, czyli Black Beauty.
Black Beauty to słynny marsjański meteoryt składający się z rozdrobnionego materiału powierzchniowego, zwanego regolitem. Oprócz fragmentów skał zawiera cyrkonie, które powstały od 4,48 miliarda do 4,43 miliarda lat temu. To najstarsze znane fragmenty Marsa.
Badając pierwiastki śladowe w jednym z tych starożytnych cyrkonów, znaleźliśmy dowody na procesy hydrotermalne, co oznacza, że podczas formowania się w odległej przeszłości były one wystawione na działanie gorącej wody.
Tajemnice hydrotermalne marsjańskich cyrkonów
Cyrkon, który badaliśmy, to 4,45 miliarda lat. W nim żelazo, aluminium i sód są zachowane w obfitych wzorach, takich jak koncentryczne warstwy, podobne do cebuli.
Ten wzór, zwany strefowaniem oscylacyjnym, wskazuje, że włączenie tych pierwiastków do cyrkonu nastąpiło w jego historii magmowej, w magmie.
Problem polega na tym, że żelazo, glin i sód zwykle nie występują w krystalicznym cyrkonie magmowym – więc w jaki sposób pierwiastki te znalazły się w cyrkonie marsjańskim?
Konsekwencje dla marsjańskich złóż rudy
Odpowiedzią jest gorąca woda.
W skałach ziemskich znalezienie cyrkonu z wzorami stref wzrostu dla pierwiastków takich jak żelazo, aluminium i sód jest rzadkością. Jest jednym z niewielu miejsc, z których został opisany Zapora Olimpijska w Australii Południowej gigantyczne złoża miedzi, uranu i złota.
Metale w miejscach takich jak Zapora Olimpijska koncentrowały się w systemach hydrotermalnych (gorącej wody) przemieszczających się przez skały podczas magmatyzmu.
Systemy hydrotermalne powstają wszędzie tam, gdzie gorąca woda podgrzewana przez wulkaniczne systemy wodociągowe przepływa przez skały. Spektakularne gejzery w miejscach takich jak Park Narodowy Yellowstone w Stanach Zjednoczonych, gdy woda hydrotermalna wypływa na powierzchnię Ziemi.
Znalezienie hydrotermalnego cyrkonu marsjańskiego podnosi intrygującą możliwość tworzenia się złóż rudy na wczesnym Marsie.
Globalny ocean marsjański?
Poprzednie badania sugerowały mokry Mars przednoachijski. Niezwykłe proporcje izotopów tlenu w marsjańskiej cyrkonie sprzed 4,43 miliarda lat były wcześniej interpretowane jako dowód na istnienie wczesna hydrosfera. Sugerowano nawet, że Mars mógł mieć wczesny ocean globalny 4,45 miliarda lat temu.
Ogólny obraz naszych badań jest taki, że magmowe systemy hydrotermalne były aktywne podczas wczesnego formowania się skorupy Marsa 4,45 miliarda lat temu.
Nie jest jasne, czy oznacza to, że woda powierzchniowa była w tym czasie stabilna, ale uważamy, że jest to możliwe. Jasne jest, że skorupa Marsa, podobnie jak Ziemia, wkrótce po powstaniu zawierała wodę – składnik niezbędny do zamieszkania.
Napisane przez Aarona J. Cavosie, starszego wykładowcę w Szkole Nauk o Ziemi i Planetach, Curtin University.
Na podstawie artykułu pierwotnie opublikowanego w Rozmowa.
Odniesienie: „Dowody pierwiastków śladowych cyrkonu na wczesną aktywność hydrotermalną na Marsie” autorstwa Jacka Gillespiego, Aarona J. Cavosie, Denisa Fougerouse, Cristiany L. Ciobanu, Williama DA Rickarda, Davida W. Saxeya, Gretchen K. Benedix i Phila A. Blanda, 22 listopada 2024 r., Postęp nauki.
DOI: 10.1126/sciadv.adq3694
