|
Что древние марсианские породы могут рассказать
|
|
|
|
Карбонатные минералы — один из лучших индикаторов наличия жидкой воды на Марсе в прошлом: они образуются, когда вода, содержащая растворенный углекислый газ, вступает в реакцию с горными породами, и их состав отражает химический состав обеих сред. Однако на поверхности Марса на удивление мало карбонатов по сравнению с тем, что предсказывают климатические модели, учитывая, что более 3 миллиардов лет назад на планете, вероятно, была (по крайней мере, временно) плотная атмосфера с высоким содержанием углекислого газа. Куда делся этот недостающий углекислый газ и почему обнаруженные карбонаты делятся на две группы с разным составом — богатые кальцием и железом и богатые магнием, — остается открытым вопросом.
|
|
|
|
В большинстве предыдущих исследований взаимодействия марсианской воды с горными породами предполагалось, что вода вступала в реакцию с основными породами, богатыми железом и магнием, — наиболее распространенным типом горных пород на планете. Однако орбитальные аппараты и марсоходы все чаще обнаруживают породы, богатые полевым шпатом, которые отличаются более высоким содержанием кальция, натрия и алюминия и, возможно, когда-то были широко распространены.
|
|
|
|
Чанг-Чин Ван, докторант Токийского университета, совместно с доцентом Мохитом Мелвани Дасвани из ELSI и профессором Томохиро Усуи из Токийского университета и JAXA провел исследование, в ходе которого изучался вопрос о том, может ли состав протолита — исходной породы, которую изменяет вода, — объяснить наличие карбонатов, богатых кальцием/железом.
|
|
|
|
|
|
|
Команда ученых построила одномерные термохимические модели, используя геохимический код, чтобы имитировать просачивание воды через толщи пород, богатых мафитом или полевым шпатом, в холодных, насыщенных углекислым газом условиях, напоминающих те, что были на древнем Марсе.
|
|
|
|
Модели отслеживали, как менялся химический состав воды по мере того, как она растворяла первичные минералы и осаждала новые, как в течение коротких периодов изменений, длящихся несколько лет, так и в течение более длительных периодов, длящихся до 100 000 лет. Они также исследовали два способа перемещения воды: диффузию в стоячей воде и просачивание вниз, имитирующее движение грунтовых вод.
|
|
|
|
Моделирование показало, что в большинстве изученных случаев в породах, богатых полевым шпатом, при определенных условиях образуются карбонаты, богатые кальцием и железом, в то время как в основных породах это происходит только при кратковременном выветривании, до того как растворится достаточное количество магнийсодержащих минералов, что приведет к смещению химического состава в сторону карбонатов, богатых магнием.
|
|
|
|
Это дает исследователям новую возможность интерпретировать данные, полученные на поверхности Марса: если карбонаты, богатые кальцием и железом, встречаются без следов оливина — минерала, богатого магнием, который сохраняется только при ограниченном взаимодействии воды с горными породами, — то более вероятным объяснением является наличие богатой полевым шпатом материнской породы.
|
|
|
|
Кроме того, ученые обнаружили, что просачивающиеся грунтовые воды, в отличие от стоячих, гораздо эффективнее способствуют образованию карбонатов, но при этом они, как правило, снова растворяют их вблизи поверхности и осаждают в более глубоких слоях.
|
|
|
|
Это объясняет, почему на Марсе может находиться значительный запас карбонатов и связанного с ними углекислого газа, скрытый под поверхностью, которая на первый взгляд бедна карбонатами.
|
|
|
|
Полученные данные свидетельствуют о том, что различия в составе марсианских карбонатов отражают не только климатические и гидрологические условия, но и особенности земной коры, через которую когда-то протекали эти воды. Это указывает на то, что богатые полевым шпатом участки и подземное бурение могут стать перспективными направлениями для будущих миссий, цель которых — найти свидетельства того, что в прошлом на Марсе было больше воды.
|
|
|
|
Источник
|
