Марс часто называют Красной планетой из-за его характерного красноватого оттенка, который заметен даже с Земли. Ученые десятилетиями считали, что причина этого цвета — минерал железа гематит, который образовался в результате окисления уже после окончания влажного и теплого периода. То есть в сухих условиях и при участии кислорода. Авторы нового исследования выяснили, что главную роль в наличии этого оттенка сыграл другой минерал, связанный с водой.
Марс легко узнать на ночном небе по ярко выраженному красному оттенку. Благодаря космическим аппаратам, изучавших планету в течение последних десятилетий, ученые узнали, что этот оттенок обусловлен ржавчиной — частицами оксидов железа, содержащимися в пыли.
Поверхность Марса богата железосодержащими минералами. В какой-то момент времени железо вступило в реакцию с жидкой водой или кислородом и окислилось. В результате образовались оксиды железа, которые имеют красновато-оранжевый цвет. Похожим образом на Земле образуется ржавчина.
За миллиарды лет они измельчились и разнеслись ветрами по всей поверхности Когда пыль поднимается в атмосферу, частицы оксидов железа рассеивают свет, усиливая красноватое свечение планеты.
Однако оксиды железа бывают разными. Ученые до сих пор спорят о точном химическом составе марсианской ржавчины. Ведь если исследователи его узнают, то смогут понять, какие условия существовали на Марсе в прошлом и могла ли планета быть пригодной для жизни.
В предыдущих научных работах ученые анализировали данные о марсианской пыли, полученные с помощью космических аппаратов, и пришли к выводу, что главный ее «красный» компонент — минерал железа гематит (Fe₂O₃). Специалисты не выявили признаков наличия в нем воды, поэтому решили, что он появился во время «сухого» этапа истории Марса, когда планета уже потеряла воду. Исследователи заключили, что гематит образовался при контакте железа с кислородом, то есть, по их мнению, Марс начал «ржаветь» уже после влажного периода.
Международная команда космогеологов под руководством Адомаса Валантинаса ( Adomas Valantinas) из Брауновского университета (США) выяснила, что за красный оттенок Марса отвечает совсем другой минерал железа.
Сперва Валантинас и его коллеги провели эксперимент, воссоздав в лаборатории марсианские условия. Они измельчили вулканический базальт до размера 1/100 толщины человеческого волоса (такую текстуру имеет марсианская пыль) и смешали его с разными типами оксидов железа.
Сравнив спектральные данные лабораторных образцов с наблюдениями орбитальных аппаратов (TGO, Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter) и марсоходов (Curiosity, Pathfinder и Opportunity), ученые обнаружили, что спектральные «отпечатки» пыли лучше всего совпадают с ферригидритом ((Fe3+)2O3·0.5H2O).
Этот минерал быстро образуется при контакте железа с холодной водой и сохраняет следы H2О в своей структуре даже после высыхания. В процессе формирования минерала молекулы H2О «встраиваются» в его кристаллическую решетку, становясь частью химической структуры. Даже когда внешняя вода испаряется, эти молекулы остаются «запертыми» внутри минерала — как будто в ловушке.
Марс по-прежнему Красная планета, но ученые теперь лучше понимают, почему. Раньше считалось, что его цвет связан с гематитом, но оказалось, что главную роль в этом играет другой минерал — ферригидрит. Поскольку ферригидрит мог образоваться только во влажный марсианский период, ржавчина на планете появилась намного раньше, чем предполагали исследователи. Более того, ферригидрит не разрушается в современных условиях Марса (холодно, сухо, нет воды): он сохранился, и планета имеет характерный оттенок даже спустя миллиарды лет.
В любом случае, окончательно разобраться с причиной красного цвета планеты помогут образцы грунта, собранные марсоходом Perseverance. Их доставят на Землю после 2030 года, анализ покажет точный состав пыли.
Научная работа команды Валантинаса опубликована в журнале Nature Communications.