|
На Марсе с самого начала была вода
|
|
|
|
Вода на Земле распространена повсеместно — около 70% поверхности Земли покрыто этим веществом. Вода содержится в воздухе, на поверхности и внутри горных пород. Геологические данные свидетельствуют о том, что вода была стабильной на Земле примерно 4,3 миллиарда лет назад.
|
|
|
|
История воды на раннем Марсе менее определенна. Определение того, когда, где и как долго впервые появилась вода, - все это животрепещущие вопросы, которые стимулируют исследования Марса. Если Марс когда-то был пригоден для жизни, то требовалось некоторое количество воды.
|
|
|
|
Мы изучили минерал циркон в марсианском метеорите и обнаружили доказательства того, что вода присутствовала в нем, когда кристалл циркона сформировался 4,45 миллиарда лет назад. Наши результаты, опубликованные в журнале Science Advances 22 ноября, могут представлять собой самое древнее свидетельство наличия воды на Марсе.
|
|
Влажная красная планета
|
|
|
|
Давно известно, что вода играла важную роль в ранней истории Марса. Чтобы представить наши результаты в более широком контексте, давайте сначала рассмотрим, что означает "ранний Марс" с точки зрения марсианской геологической шкалы времени, а затем рассмотрим различные способы поиска воды на Марсе.
|
|
|
|
|
|
|
Как и Земля, Марс сформировался около 4,5 миллиардов лет назад. История Марса насчитывает четыре геологических периода. Это амазонский период (с сегодняшнего дня - 3 миллиарда лет назад), гесперийский (от 3 до 3,7 миллиардов лет назад), ноахский (от 3,7 до 4,1 миллиарда лет назад) и доноахский (от 4,1 до 4,5 миллиардов лет назад).
|
|
|
|
Впервые о наличии воды на Марсе стало известно в 1970-х годах, когда космический аппарат НАСА "Маринер-9" сделал снимки речных долин на поверхности Марса. Более поздние орбитальные миссии, в том числе Mars Global Surveyor и Mars Express, обнаружили широкое присутствие гидратированных глинистых минералов на поверхности. Для этого понадобилась бы вода.
|
|
|
|
Марсианские речные долины и глинистые минералы в основном обнаружены в ноахианских ландшафтах, которые покрывают около 45% поверхности Марса. Кроме того, орбитальные аппараты также обнаружили крупные каналы затопления, называемые каналами оттока, в гесперианских ландшафтах. Это свидетельствует о недолговечном присутствии воды на поверхности, возможно, из-за выхода грунтовых вод.
|
|
|
|
Большинство сообщений о наличии воды на Марсе содержится в материалах или на местности возрастом более 3 миллиардов лет. В последнее время не так много свидетельств наличия стабильной жидкой воды на Марсе.
|
|
|
|
Но как насчет периода до Ноаха? Когда на Марсе впервые появилась вода?
|
|
Окно на Марс до Ноаха
|
|
|
|
Существует три способа поиска воды на Марсе. Первый заключается в наблюдении поверхности с помощью орбитальных космических аппаратов. Второй - в наземных наблюдениях, например, с помощью марсоходов.
|
|
|
|
Третий способ - это изучение марсианских метеоритов, упавших на Землю, что мы и сделали.
|
|
|
|
Фактически, единственный материал, относящийся к доноаховой эпохе, который у нас есть для непосредственного изучения, содержится в метеоритах с Марса. Небольшое количество всех метеоритов, упавших на Землю, прилетели с соседней с нами планеты.
|
|
|
|
Еще меньшая часть этих метеоритов, которые, как полагают, были выброшены с Марса во время столкновения с одним астероидом, содержат материал, относящийся к периоду до Ноаха.
|
|
|
|
"Детищем" этой группы является необычный камень под названием NWA7034, или "Черная красавица".
|
|
|
|
Черный красавец" - это знаменитый марсианский метеорит, состоящий из обломков поверхностного материала, или реголита. В дополнение к фрагментам горных пород, он содержит цирконы, которые образовались от 4,48 до 4,43 миллиардов лет назад. Это самые древние из известных фрагментов Марса.
|
|
|
|
Изучая микроэлементы в одном из этих древних цирконов, мы обнаружили свидетельства гидротермальных процессов — это означает, что в далеком прошлом они подвергались воздействию горячей воды при формировании.
|
|
Микроэлементы, вода и связь с рудными месторождениями
|
|
|
|
Возраст циркона, который мы изучали, составляет 4,45 миллиарда лет. В нем железо, алюминий и натрий сохранились в изобилии в виде концентрических слоев, похожих на луковицу.
|
|
|
|
Этот паттерн, называемый колебательной зональностью, указывает на то, что включение этих элементов в состав циркона происходило во время его магматической истории, в магме.
|
|
|
|
Проблема в том, что железо, алюминий и натрий обычно не содержатся в кристаллическом магматическом цирконе — так как же эти элементы оказались в марсианском цирконе?
|
|
|
|
Ответ - горячая вода.
|
|
|
|
В земных породах циркон с зональным распределением таких элементов, как железо, алюминий и натрий, встречается редко. Одно из немногих мест, где он был описан, - это Олимпик-Дам в Южной Австралии, гигантское месторождение меди, урана и золота.
|
|
|
|
Металлы в таких местах, как Олимпийская плотина, были сконцентрированы гидротермальными системами (горячая вода), проходящими через горные породы во время магматизма.
|
|
|
|
Гидротермальные системы образуются везде, где горячая вода, нагретая вулканическими водопроводами, проходит сквозь горные породы. Впечатляющие гейзеры в таких местах, как Йеллоустонский национальный парк в Соединенных Штатах, образуются, когда гидротермальные воды извергаются на поверхность Земли.
|
|
|
|
Обнаружение гидротермального марсианского циркона повышает вероятность образования рудных месторождений на раннем Марсе.
|
|
|
|
Предыдущие исследования предполагали, что Марс был влажным в эпоху до Ноаха. Необычное соотношение изотопов кислорода в марсианском цирконе возрастом 4,43 миллиарда лет ранее интерпретировалось как свидетельство существования ранней гидросферы. Было даже высказано предположение, что 4,45 миллиарда лет назад на Марсе, возможно, существовал ранний глобальный океан.
|
|
|
|
Общая картина нашего исследования заключается в том, что магматические гидротермальные системы были активны во время раннего формирования коры Марса 4,45 миллиарда лет назад.
|
|
|
|
Неясно, означает ли это, что поверхностные воды в то время были стабильными, но мы думаем, что это возможно. Очевидно, что в коре Марса, как и на Земле, вскоре после образования была вода — необходимый компонент для обитаемости.
|
|
|
|
Источник
|
