На протяжении последних десятилетий ученые предложили ряд различных предположений относительно климата раннего Марса. Некоторые предполагали, что он был теплым и влажным, другие – холодным и сухим, с периодами потепления, в которые на планете могла существовать жидкая вода. Возможен также вариант, что на короткое время там формировались условия, аналогичные земным. Разрешить эти расхождения удалось благодаря обнаружению минералов. В новой публикации большая группа авторов представила данные о чистом сидерите, полученные с помощью марсохода Curiosity. Это свидетельствует о том, что горные породы раннего Марса содержали значительное количество CO2, который впоследствии был высвобожден.
Сидерит представляет собой карбонат железа, формирующийся в условиях нейтральной и щелочной среды. Обнаружение этого минерала способствовало пониманию геохимических процессов, происходивших на ранней стадии формирования Марса. Установлено, что в то время существовала плотная атмосфера, которая впоследствии исчезла. В связи с этим, для воссоздания условий, характерных для молодой планеты, требуются дополнительные сведения. К счастью, метеоритные удары и эрозия обнажили древние марсианские горные породы, которые теперь могут быть изучены с помощью марсоходов.
Исследования показали, что магниевые смектитовые глины, залегающие на небольшой глубине, формировались в гидротермальных условиях при нейтральной или щелочной среде. Наличие катионов магния в смектите обеспечивает гидратацию и, как следствие, набухание глинистых минералов.
Орбитальный спектрометр CRISM ранее выявил магниевые смектиты, залегающие под слоем обогащенных железом глин в долине Маврт. В железистых смектитах обнаружены слои сульфатных отложений, формирование которых возможно в условиях слабокислой среды. Это свидетельствует об изменении геохимической обстановки на планете, где ранее существовали и кислотные периоды.
И вот новое открытие. Ученые под руководством Бенджамина Тутоло из Университета Калгари (Канада) выявили в данных, полученных с планетохода Curiosity, что указывает на значительное содержание сидерита. Данная статья посвящена этому опубликована в журнале Science.
Устройство функционировало на вершине Маунт-Шарп, расположенной в кратере Гейла – самой крупной ударной впадины на Марсе. Предполагается, что в прошлом эта впадина была заполнена водой, образовав озеро.
Curiosity пробурил четыре скважины в слоях разного залегания, охватывающих переход от дна озера к выветрелой поврехности. Образцы он проанализировал на месте рентгеновским дифрактометром. В магний-сульфатных прослоях содержалось от пяти до десяти процентов веса сидерита.
Наличие подобной минеральной совокупности указывает на формирование кислой среды, в результате чего часть сидеритов была растворена. Это привело к выбросу значительного объема углекислого газа в атмосферу, что усилило парниковый эффект и способствовало поддержанию вод на планете.
На основе полученных данных авторы представили следующую реконструкцию. Около четырех миллиардов лет назад магниевые смектиты и сидериты образовались в средах с нейтральной и щелочной реакцией. Впоследствии взаимодействие поверхности с кислотами привело к частичному растворению сидеритов. В результате этого формирования сульфатов, а также увеличение концентрации ионов железа в глинистых отложениях. Часть ионов железа подверглась окислению, что привело к образованию магниевых смектитов и нонтронитов, обогащенных железом (содержащих Fe 3+ разновидность смектитов), тогда как остальные выпали в осадок в виде железных оксидов или железных гидроксидов. По всей видимости, на раннем Марсе существовал круговорот углерода.
Предложенная гипотеза позволила объяснить особенности минеральных сочетаний, обнаруженных на Марсе, включая данные, полученные с помощью марсоходов Perseverance в кратере Езеро, в древности заполненном водными потоками. А ровер Opportunity обнаружил в светлых осадочных долинах Sinus Meridiani конкреции железных оксидов в древних сульфат-содержащие породы, что также могло быть следствием растворения сидеритов. Более детально проанализировать все эти данные можно будет после того как образцы, собранные Perseverance, вернут на Землю.