Данные, полученные марсоходом Curiosity в кратере Гейл, свидетельствуют об обнаружении карбонатных минералов. Эти минералы содержат необычно большое количество тяжелых изотопов углерода и кислорода. Полученные результаты дают ценные сведения о климатических условиях Марса в древности.
Хотя поверхность Марса кажется неприветливой и холодной, ученые не прекращают поиски признаков, указывающих на то, что там существовала жизнь в древности. В этих поисках им помогают роботизированные устройства, исследующие марсианский ландшафт, в числе которых марсоход NASA Curiosity.
Использование приборов анализа образцов (SAM) и настраиваемого лазерного спектрометра (TLS), установленных на марсоходе, позволило провести открытие. Эти приборы предназначены для измерения изотопного состава карбонатов – углеродсодержащих минералов, сформировавшихся в период с 3,6 по 3,2 миллиарда лет назад. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Карбонаты содержат информацию о соотношении изотопов элементов и кислорода в течение длительного времени, что дает возможность ученым реконструировать состав воды и атмосферы в период их образования, даже если эти процессы произошли миллионы или миллиарды лет назад.
Обнаруженные в кратере Гейл карбонаты содержат повышенное количество изотопов углерода-13 и кислорода-18 по сравнению с другими ранее исследованными марсианскими породами. Это позволило ученым получить дополнительные сведения о трансформации древнего марсианского климата, который, возможно, был благоприятен для существования жизни, и о том, как он достиг современного состояния.
«Соавтор исследования, Дэвид Бертт из Центра космических полетов имени Годдарда NASA, пояснил, что анализ изотопных соотношений свидетельствует об интенсивном испарении, что указывает на формирование минералов в условиях, допускавших лишь эпизодическое существование жидкой воды.
Исследователи изучили два ключевых процесса, которые приводят к накоплению карбонатных минералов, обогащенных тяжелыми изотопами углерода и кислорода: испарительное разделение и криогенное осаждение. Вероятнее всего, наблюдаемые изотопные соотношения стали результатом совместного действия этих процессов.
В первом сценарии рассматривается процесс, при котором более легкие изотопы воды и углекислого газа испарялись быстрее. Это приводило к обогащению оставшихся жидкостей тяжелыми изотопами и могло вызвать постепенное повышение концентрации углерода-13 и кислорода-18 в растворенных веществах, из которых впоследствии формировались карбонатные отложения.
Во втором сценарии предполагается, что при низких температурах на поверхности Марса могли формироваться криогенные растворы, в которых более тяжелые атомы различных элементов концентрировались в нижней части, а более легкие – в верхней.
Учёные подчеркивают, что эти два механизма отражают различные климатические условия: колебания влажности и засухи свидетельствуют о периодах, более и менее благоприятных для жизни, а криогенные температуры в средних широтах Марса характеризуют среду, не подходящую для существования.
Анализ показал существенные расхождения в углеродном цикле Марса и Земли. На Земле биосфера оказывает заметное воздействие на распределение углерода и его изотопов, в то время как на Марсе, где практически отсутствует биологическая активность, происходят специфические геохимические процессы.
«Согласно новому исследованию, повышенные концентрации тяжелых изотопов углерода и кислорода в кратере Гейл, превышающие показатели, ранее зафиксированные на Земле и Марсе, указывают на наличие экстремальных процессов на поверхности Красной планеты.
Для более глубокого понимания частоты и разнообразия изотопных аномалий, исследователи намерены продолжить изучение карбонатов в разных регионах Марса. Результаты нового исследования помогут понять процессы минералообразования и предоставят ценные сведения о климате и углеродном цикле планеты.