Большинство марсианских метеоритов на удивление молоды
На Землю время от времени попадают маленькие кусочки Марса. Эти кусочки марсианской породы невероятно редки, но могут многое рассказать нам о геологической истории Красной планеты. Однако одной из самых больших проблем для ученых, изучающих эти метеориты, была сложность их датировки. В разное время появились разные методы, из-за чего исследователям сложно определить, где на Марсе возникли камни. Но новая статья, опубликованная в Earth and Planetary Science Letters, решила эту проблему. Помещение марсианских метеоритов в ядерный реактор подтвердило их удивительно молодой возраст. Возраст большинства метеоритов с Марса составляет всего несколько сотен миллионов лет, и, вероятно, они образовались в результате относительно недавних вулканических событий, таких как извержения крупнейшего вулкана Солнечной системы, горы Олимп. Доктор Бен Коэн, вулканолог из Университета Глазго, работал с коллегами из Музея естественной истории, Эдинбургского университета и исследователями в США, чтобы выяснить раз и навсегда, какой возраст на самом деле имеют марсианские метеориты.
«По некоторым химическим характеристикам мы знаем, что эти метеориты определенно с Марса», — объясняет Бен. «Они были отброшены с Красной планеты в результате массивных ударных событий, образовав большие кратеры. Но на Марсе есть десятки тысяч ударных кратеров, поэтому мы не знаем точно, откуда на планете взялись метеориты. Один из Лучшим признаком, который вы можете использовать для определения кратера-источника, является возраст образцов». Хотя на Земле было обнаружено более 70 000 метеоритов, считается, что только примерно 358 из них произошли с Марса. Ударные события подняли камни с поверхности Марса и выбросили их в космос. Эти невероятно редкие камни затем кружились вокруг Солнечной системы, а затем рухнули на Землю миллионы лет спустя. Марсианские метеориты обычно группируются в три основные категории, четвертая из которых в настоящее время «неклассифицирована». Чассигниты — самые редкие из этих пород, из них когда-либо были обнаружены только две. Далее идут нахлиты, образовавшиеся около 1,3 миллиарда лет назад во время извержений вулканов на Марсе. Наиболее распространенным типом метеоритов являются шерготиты.
Около трёх четвертей всех марсианских метеоритов относятся к шерготитам. Также считается, что они образовались в бурлящей лаве марсианских вулканов, но представляют собой своего рода загадку для ученых, изучающих Красную планету. Это связано с тем, что большая часть поверхности Марса чрезвычайно старая. Используя обилие ударных кратеров, исследователи знают, что возраст большей части поверхности планеты составляет от трех до четырех миллиардов лет. Но когда ученые пришли к определению возраста шерготтитовых метеоритов, они получили огромный диапазон возрастов: от четырех миллиардов лет до менее 200 миллионов лет. Это создало проблему: если поверхность Марса в среднем имеет возраст в миллиарды лет, то как же шерготтитовые метеориты вернулись с возрастом всего в несколько сотен миллионов лет? Это несоответствие стало известно как парадокс возраста Шерготита. «Одна из идей заключалась в том, что ударные события, поражающие Марс, могут «перезагрузить» методы, которые геологи используют для определения возраста горных пород», — объясняет Бен. «Раньше утверждалось, что метеоритам на самом деле было четыре миллиарда лет, а все более молодые цифры объяснялись тем, что камни либо полностью, либо частично переустанавливались под воздействием тепла и давления этих ударов».
Но по мере того, как все больше и больше метеоритов изучалось с помощью различных методов, большая часть полученных результатов была на удивление молодой и свидетельствовала о том, что возраст не был изменен в результате удара. Очевидно, что-то было не совсем так. Марсианские метеориты исторически датировались с использованием ряда методов, обычно с разбросом по возрасту. Одним из них является так называемый метод «аргон-аргон». Проще говоря, это мера скорости распада изотопа калия-40 до аргона-40. Калий является распространенным элементом, что делает этот метод очень универсальным. Его можно использовать для измерения возраста самых разных горных пород: от извержения Везувия до зарождения самой Солнечной системы. Это полезно для горных пород, образовавшихся на Земле, поскольку ученые могут объяснить загрязнение дополнительным аргоном, попадающим в породы, что может исказить возраст. Но с камнями, которые летают в космосе миллионы лет, дела обстоят немного сложнее. «Существует пять потенциальных источников аргона, которые могут содержаться в шерготтитовых метеоритах», — говорит Бен. «Это сравнимо с камнями на Земле, где их всего три». «Тот факт, что в марсианских образцах присутствуют два дополнительных источника аргона, усложняет систему аргон-аргон для шерготитов».
Вернувшись назад и рассмотрев аргон-аргоновый метод с использованием современного оборудования и технологий, Бен и его коллеги смогли провести повторную оценку семи марсианских метеоритов. Это включало в себя помещение очень маленьких их кусочков в исследовательский ядерный реактор, чтобы максимально точно измерить концентрацию аргона, а затем посмотреть, с каким возрастом они вернулись. Более точно изучив химический состав метеоритов, они смогли объяснить наличие аргона, который камни получили во время пребывания в космосе. Они также смогли скорректировать степень загрязнения как марсианской, так и земной атмосферы. «Как только мы это сделали, аргон-аргоновый возраст оказался молодым и идеально совпал с другими методами, такими как уран-свинец», — объясняет Бен. Профессор Кэролайн Смит — руководитель коллекций музея и соавтор новой статьи. Она говорит: «Подобная захватывающая наука с использованием образцов из коллекций Музея естественной истории помогает разгадать историю планет в нашей солнечной системе». «Эта работа также связана с нашей текущей программой исследования метеоритов и нашими продолжающимися исследованиями Марса с использованием метеоритов, а также с миссиями по исследованию космоса, такими как Mars 2020 (марсоход Perseverance), Марсианская научная лаборатория (марсоход Curiosity) и ExoMars».
Хотя это новое исследование означало, что различные методы датирования теперь выстроились в ряд, оно все еще не позволило решить проблему парадокса возраста Шерготитта. Лучшим объяснением этого является то, что частые бомбардировки Марса создали на поверхности слой рассыпчатой породы, известный как реголит. Со временем, по мере того, как ударов было все больше и больше, этот слой реголита накапливался, в то время как в то же время свежие извержения вулканов выносили на поверхность новые породы. Это означало, что при каждом новом ударе вероятность того, что старый камень будет поднят и выброшен в космос, уменьшалась. «Чем старше образец, тем толще реголит, а чем толще реголит, тем труднее взорвать нижележащую породу с поверхности Марса», — объясняет Бен. «И это могло бы объяснить, почему около трех четвертей марсианских метеоритов являются «молодыми» шерготитами, а старых типов марсианских метеоритов сравнительно меньше».
