Марсоход Curiosity в кратере Гейл на Марсе обнаружил карбонатные минералы с аномально высоким содержанием изотопов углерода и кислорода. Это открытие дает важную информацию о климате Марса миллиарды лет назад.
Несмотря на недружелюбную и холодную поверхность Марса, поиск следов жизни в его прошлом продолжается. Роботизированные аппараты, такие как марсоход NASA Curiosity, помогают ученым в этом.
Открытие было осуществлено с помощью приборов анализа образцов (SAM) и настраиваемого лазерного спектрометра (TLS), размещённых на борту марсохода для измерения изотопного состава карбонатов — углеродсодержащих минералов, сформировавшихся в период между 3,6 и 3,2 миллиардами лет назад. Исследование. опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Карбонаты долго хранят пропорцию изотопов элементов и кислорода, помогая учёным определить состав воды и атмосферы во время образования карбонатных минералов, независимо от того, когда это случилось – миллионы или миллиарды лет назад.
В кратере Гейл обнаружены карбонаты с избытком изотопов углерод-13 и кислород-18 по сравнению с другими изученными марсианскими породами. Ученые получили новые сведения о формировании современного климата Марса, который мог быть пригодным для жизни в древности.
Измерения изотопов показывают экстремальные уровни испарения, что предполагает образование этих минералов в климате, способном поддерживать лишь временное присутствие жидкой воды, сообщил соавтор исследования Дэвид Бертт из Центра космических полетов имени Годдарда NASA.
Ученые изучили два основных механизма обогащения карбонатных минералов тяжелыми изотопами углерода и кислорода: испарительное разделение и криогенное осаждение. Вероятнее всего, наблюдаемые изотопные значения объясняются комбинацией этих механизмов.
При первом сценарии легкие изотопы воды и углекислого газа испарялись быстрее, обогащая оставшиеся жидкости тяжелыми изотопами. Это могло привести к постепенному увеличению содержания углерода-13 и кислорода-18 в растворенных веществах, из которых затем осаждаются карбонаты.
При низких температурах на поверхности Марса, по второму сценарию, могли формироваться криогенные растворы. В таких растворах более тяжелые атомы элементов оседали к низу, а легкие — к верху.
Учёные установили, что оба механизма демонстрируют два различных климатических режима: циклы влажно-сухого климата свидетельствуют о смене более и менее благоприятных для существования условий, тогда как криогенные температуры в средних широтах Марса указывают на неблагоприятную среду для жизни.
Исследования показывают существенные отличия в углеродном цикле Марса и Земли. На нашей планете биосфера играет важную роль в распределении углерода и его изотопов, а на Марсе, где отсутствует значительная биологическая активность, происходят исключительные геохимические процессы.
Высокие концентрации тяжелых изотопов углерода и кислорода в кратере Гейл указывают на экстремальные процессы, происходившие на Марсе, как утверждают авторы новой работы.
Для более глубокого понимания распространенности и разнообразия изотопных аномалий группа ученых намерена исследовать карбонаты в разных областях Марса. Результаты нового исследования освещают процессы образования минералов и дают ценные сведения о климате и углеродном цикле планеты.