|
Хронология древних океанов Марса
|
|
|
|
Предыдущие исследования показали, что крупнейший северный бассейн Марса, Утопия Планития, когда-то был местом расположения большого водоема, но подробности о том, когда этот водоем мог существовать, оставались невыясненными. Теперь исследователи обнаружили в этом регионе кольцо из минералов, которое помогло им восстановить хронологию событий, происходивших там. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, предоставляет подробную информацию о хронологии океана и о том, что она говорит о жизни на Марсе.
|
|
|
|
Оксиды и гидроксиды марганца как признаки прошлых океанов
|
|
|
|
Оксиды и гидроксиды марганца (в совокупности обозначаемые как гидроксиды марганца) могут служить геологическими индикаторами прошлых океанов, особенно вблизи древних границ раздела вода-воздух. Минералы марганца легко реагируют с кислородом. В бескислородной (бедной кислородом) воде марганец остается в растворенной форме. С другой стороны, когда кислород становится доступным — либо в результате фотосинтеза, либо в результате накопления в атмосфере — марганец окисляется до нерастворимых твердых оксидов, которые могут стать признаками активности воды.
|
|
|
|
Гидрооксиды марганца могут образовывать так называемые «кольца от ванны», накапливаясь на границе, где растворенный в воде марганец встречается с кислородом воздуха, образуя своего рода пятна по периметру, похожие на те, которые можно увидеть, если оставить грязную воду в ванне надолго, а затем дать ей стечь. Однако в геологии кольца от ванны служат очертаниями древних береговых линий. Они были обнаружены в различных регионах Земли, указывая на существование в прошлом мелководных озер и прибрежных зон.
|
|
|
|
|
|
|
Построение хронологии на основе «кольца от ванны» на Марсе
|
|
|
|
На Марсе гидрооксиды марганца образуют отчетливое «кольцо от ванны» на определенных высотах в Утопия Планития. Группа исследователей, участвовавшая в новом исследовании, проанализировала данные коротковолнового инфракрасного диапазона (SWIR) с китайского марсохода «Чжуронг», орбитального аппарата ЕКА «ОМЕГА» и орбитального аппарата НАСА «КРИСМ» для идентификации и количественного определения гидроксидов марганца. Они разработали модель глубокого обучения под названием Spectral Contrastive-Aware Network (SCANet) для выявления диагностических характеристик гидроксидов марганца. Затем модель проанализировала 5 781 762 марсианских SWIR-спектра.
|
|
|
|
Анализ показал, что концентрация гидроксидов марганца увеличивается с высотой, возрастая с 2,7% до 7,4% на высоте около 10 метров. Выше этой высоты она резко снижается. Группа исследователей утверждает, что расположение кольца указывает на то, что оно образовалось в эпоху Гесперия — геологический период на Марсе, который произошел примерно 3,7–3,0 миллиарда лет назад. Гесперианская эпоха ознаменовала переход от более теплого, влажного и вулканически активного марсианского мира к холодной, сухой и пыльной планете.
|
|
|
|
Авторы исследования пишут: «В целом, пространственно-временное распределение MnOx является надежным индикатором критических переходов в эволюции поверхностной водной среды на Марсе с течением времени. Оно показывает, что переход от гесперийской к амазонской эпохе (~3,0 миллиарда лет назад), вероятно, нарушил обитаемую поверхностную водную среду из-за усиления вулканической активности в Утопия Планития, отметив критическую точку в геологической истории Марса, когда потенциал для дальнейшей пребиотической эволюции на поверхности значительно снизился».
|
|
|
|
Команда утверждает, что со временем океан высох, и это видно по уменьшению концентрации отложений гидроксидов марганца вдоль береговой линии. В конечном итоге они подсчитали, что океан существовал около 0,8–1,5 миллиона лет.
|
|
|
|
«Это позволяет оценить продолжительность существования стабильных водных условий в Утопии Планития в 0,8–1,5 миллиона лет. Этот временной масштаб значительно превышает типичные показатели для кратковременной активности поверхностных вод на Марсе, что позволяет предположить, что в эпоху Гесперия в Утопии Планития существовала долгоживущая и развивающаяся водная система, а не кратковременный или быстро испаряющийся водоём», — пишут авторы исследования.
|
|
|
|
Исследователи утверждают, что, хотя это и не является прямым доказательством существования жизни на ранних этапах, это позволяет предположить, что Марс мог обеспечить среду, благоприятную для зарождения ранних форм жизни. Временная шкала океана соответствует минимальному временному масштабу, необходимому для пребиотической химии, а также совпадает по времени с периодом на Земле, когда, по мнению ученых, впервые возникли самые ранние формы жизни, примерно 3,4 миллиарда лет назад.
|
|
|
|
Авторы исследования также отмечают, что условия для жизни могли сохраняться и в следующий амазонский период на Марсе. Они пишут: «Если образование или перераспределение MnOx происходило во время амазонского периода, это говорит о том, что на Марсе могли сохраняться эпизодические или локализованные среды с жидкой водой значительно позже, чем традиционно предполагалось».
|
|
|
|
Интересно, что авторы также поднимают вопрос о потенциальной возможности заселения Марса человеком в будущем. Они предполагают, что кислород может производиться с использованием гидроксидов марганца для реакций расщепления воды, которые генерируют кислород посредством фотокатализа, потенциально поддерживая деятельность человека или даже терраформирование. Конечно, это произойдет еще не скоро.
|
|
|
|
Источник
|
