Что на самом деле окрасило Марс в красный? Ферригидрит и история воды на Марсе

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Марс, узнаваемый по своему яркому красному оттенку, долгое время манил ученых и любителей космоса. Мы привыкли к мысли, что этот цвет — результат окисления железа, своеобразная марсианская ржавчина, разнесенная ветрами по всей планете. Но, как оказалось, наше понимание этого процесса, возможно, неполное.

В течение многих лет считалось, что за характерный оттенок ответственен гематит — оксид железа, который формируется в относительно сухих условиях. Эта гипотеза, казалось, логично вписывалась в картину безжизненного, иссушенного Марса, каким мы его видим сейчас. Однако последние исследования, сочетающие данные с орбитальных аппаратов и результаты лабораторных экспериментов, заставляют пересмотреть устоявшиеся представления.

Иллюстрация
Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Не гематитом единым

В чем же суть нового открытия? Оказывается, красный цвет Марса гораздо лучше объясняется присутствием ферригидрита — другого оксида железа, который, в отличие от гематита, содержит в своей структуре воду. Этот минерал, как правило, формируется в присутствии прохладной воды и достаточно быстро.

«А что, если…» — как будто шепчет нам это открытие, — «…Марс заржавел гораздо раньше, когда на его поверхности еще плескались водоемы?»

Представьте себе: древний Марс, не пустыня, а мир, где вода играет ключевую роль в формировании геологических процессов. Ферригидрит, возникший в этих ранних условиях, до сих пор сохраняет водный «след», несмотря на все последующие изменения и эрозию.

a Охристый оттенок в светлых областях Марса (по наблюдениям 2021-08-14 года с помощью Emirates Exploration Imager; R = 635, G = 546 и B = 437 нм); b ферригидрит-базальтовая (в соотношении 1:2) лабораторная гиперфиновая (< 1 мкм) смесь, полученная в условиях окружающей среды в блюдечке для образцов; c сравнение орбитального спектра марсианской пыли (по снимку CRISM FRT00009591) со спектром ферригидрит-базальтовой смеси. Резкое увеличение отражательной способности вблизи 0,5 мкм обусловлено присутствием железа и его поглощением при переходе электронной пары, которое доминирует в УФ-диапазоне и распространяется на синие длины волн. БИК-полосы при 1,41 и 1,93 мкм, обусловленные связанной H2O в ферригидрите, не наблюдаются в спектрах этих образцов гиперфиновой смеси. Характерное увеличение отражательной способности в БИК-диапазоне (1-2,5 мкм) в спектрах чистого ферригидрита (см. рис. 3) также не наблюдается в наших спектрах смеси, вероятно, из-за нелинейного спектрального смешения с базальтовым порошком. Полоса 3 мкм может быть обусловлена химически связанной водой как в марсианской пыли, так и в лабораторном образце.
a Охристый оттенок в светлых областях Марса (по наблюдениям 2021-08-14 года с помощью Emirates Exploration Imager; R = 635, G = 546 и B = 437 нм); b ферригидрит-базальтовая (в соотношении 1:2) лабораторная гиперфиновая (< 1 мкм) смесь, полученная в условиях окружающей среды в блюдечке для образцов; c сравнение орбитального спектра марсианской пыли (по снимку CRISM FRT00009591) со спектром ферригидрит-базальтовой смеси. Резкое увеличение отражательной способности вблизи 0,5 мкм обусловлено присутствием железа и его поглощением при переходе электронной пары, которое доминирует в УФ-диапазоне и распространяется на синие длины волн. БИК-полосы при 1,41 и 1,93 мкм, обусловленные связанной H2O в ферригидрите, не наблюдаются в спектрах этих образцов гиперфиновой смеси. Характерное увеличение отражательной способности в БИК-диапазоне (1-2,5 мкм) в спектрах чистого ферригидрита (см. рис. 3) также не наблюдается в наших спектрах смеси, вероятно, из-за нелинейного спектрального смешения с базальтовым порошком. Полоса 3 мкм может быть обусловлена химически связанной водой как в марсианской пыли, так и в лабораторном образце.
Автор: Valantinas, A., Mustard, J.F., Chevrier, V. et al. Источник: www.nature.com
Ключ к прошлому, ключ к будущему?

Это открытие — не просто уточнение химического состава марсианской ржавчины. Оно имеет гораздо более глубокие последствия. Способ формирования оксидов железа — это своего рода «паспорт» окружающей среды той эпохи. Если преобладающим компонентом является ферригидрит, это говорит о том, что в прошлом Марс был гораздо более влажным и, возможно, более благоприятным для жизни, чем мы предполагали.

Вопрос обитаемости Марса — один из самых волнующих в современной науке. Наличие воды, пусть и в далеком прошлом, значительно повышает шансы на то, что на планете когда-то существовали, или даже существуют сейчас, какие-то формы жизни.

a Отложение ферригидрита на полу лавовой пещеры в Грута-дос-Балкоес, остров Терсейра, Азорские острова, Португалия. Богатая железом вода просачивалась с потолка базальтовой пещеры, формируя сталактиты и оседая на землю. b Ферригидрит выпадает в осадок в ручье в Блок-Айленде, Род-Айленд, США. c Рентгеновские дифракционные картины природных и синтетических ферригидритов, использованных в данном исследовании. Пики при 2,56 Å и 1,5 Å характерны для двухлинейного ферригидрита, что свидетельствует о его слабокристаллической структуре. Ферригидрит с острова Блок является нечистым и содержит кварц (SiO2), немного иллита, хлорита и следы других минералов. d VNIR-спектры, показывающие изменчивость природных и синтетических ферригидритов в положении полосы 6A1 → 4T2 (пунктирная черная линия), в сравнении со спектром ChemCam LIBS пыли и полученным спектральным плечом в диапазоне длин волн 600-650 нм. Спектры нормированы на 800 нм.
a Отложение ферригидрита на полу лавовой пещеры в Грута-дос-Балкоес, остров Терсейра, Азорские острова, Португалия. Богатая железом вода просачивалась с потолка базальтовой пещеры, формируя сталактиты и оседая на землю. b Ферригидрит выпадает в осадок в ручье в Блок-Айленде, Род-Айленд, США. c Рентгеновские дифракционные картины природных и синтетических ферригидритов, использованных в данном исследовании. Пики при 2,56 Å и 1,5 Å характерны для двухлинейного ферригидрита, что свидетельствует о его слабокристаллической структуре. Ферригидрит с острова Блок является нечистым и содержит кварц (SiO2), немного иллита, хлорита и следы других минералов. d VNIR-спектры, показывающие изменчивость природных и синтетических ферригидритов в положении полосы 6A1 → 4T2 (пунктирная черная линия), в сравнении со спектром ChemCam LIBS пыли и полученным спектральным плечом в диапазоне длин волн 600-650 нм. Спектры нормированы на 800 нм.
Автор: Valantinas, A., Mustard, J.F., Chevrier, V. et al. Источник: www.nature.com
Новые методы, новые ответы

Как ученым удалось прийти к такому важному выводу? Здесь сыграло роль сочетание передовых технологий и кропотливой работы. Во-первых, был проведен тщательный анализ данных, собранных орбитальными аппаратами, включая Trace Gas Orbiter и Mars Express. Эти аппараты предоставили уникальные сведения о минеральном составе марсианской поверхности.

Во-вторых, ученые воссоздали марсианскую пыль в лабораторных условиях. С помощью специального оборудования они измельчили образцы вулканических пород и оксидов железа до размера, сопоставимого с мельчайшими частицами пыли на Марсе. Затем эти образцы были проанализированы теми же методами, которые используются на орбитальных аппаратах, что позволило провести прямое сравнение и установить наиболее вероятный состав марсианской ржавчины.

На левой панели изображен древний Марс в период активного химического выветривания путем гидратации и окисления базальтовой коры с образованием богатых ферригидритом вод. Сток талой воды, вызванный вулканической активностью, переносил нерастворимое железо в кратерные озера и бассейны для формирования осадочных отложений. На правой панели изображен современный Марс, где непрерывные эрозионные процессы перерабатывают осадочные слои и распределяют мелкозернистый материал по всей планете, создавая ее характерный охристый вид. Схема не соответствует масштабу.
На левой панели изображен древний Марс в период активного химического выветривания путем гидратации и окисления базальтовой коры с образованием богатых ферригидритом вод. Сток талой воды, вызванный вулканической активностью, переносил нерастворимое железо в кратерные озера и бассейны для формирования осадочных отложений. На правой панели изображен современный Марс, где непрерывные эрозионные процессы перерабатывают осадочные слои и распределяют мелкозернистый материал по всей планете, создавая ее характерный охристый вид. Схема не соответствует масштабу.
Автор: Valantinas, A., Mustard, J.F., Chevrier, V. et al. Источник: www.nature.com
Что дальше?

Это открытие — лишь один шаг в долгом пути к разгадке тайн Красной планеты. Впереди нас ждут новые миссии, новые эксперименты и новые открытия. Марсоход Rosalind Franklin и миссия Mars Sample Return обещают предоставить еще более подробную информацию о составе марсианской почвы и пыли. Образцы, уже собранные марсоходом Perseverance, станут бесценным материалом для дальнейших исследований.

«Поживем — увидим», — как говорится. Но уже сейчас можно с уверенностью сказать, что наше понимание Марса претерпевает значительные изменения. И вполне возможно, что в ближайшем будущем мы узнаем о Красной планете нечто такое, что полностью перевернет наши представления о ее прошлом и будущем. Красная тайна Марса только начинает раскрываться.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Украли телефон — что будет с почтой, облаком и Госуслугами и как подготовиться заранее

Новая SIM-карта вернёт номер, но не вернёт ваши аккаунты. Что лежит в телефоне, о чём забывают и что настроить за один вечер, пока он ещё у вас.

Вагоны ледники: как перевозили скоропорт в поездах до появления рефрижераторов

До того как в железнодорожном транспорте появились вагоны с машинным охлаждением, единственным способом доставить скоропортящиеся продукты на большие расстояния были вагоны ледники. Это целая...

Зарядка 65 Вт с микроплаты: обзор модуля на микросхеме XPM52C

Для самодельных конструкций часто нужно добавить порт для зарядки смартфона. Быстрая зарядка гаджетов теперь обыденность. Сегодня рассмотри зарядный модуль под внешнее питание, который обеспечивает...

Велосипеды моего детства из СССР: личный опыт

Все началось с детского трехколесного велосипеда под названием «Ветерок». Это был не просто велик, а, согласно заводского наименования, ДКВ-2: «детский комбинированный велосипед». Любопытно: эту...

В 1841 году на Теннесси обрушился дождь из плоти и «крови»: почему ученые до сих пор не могут до конца объяснить эту аномалию

Сообщения о том, что с неба падают куски сырого мяса или льется вода красного цвета, встречаются в исторических документах на протяжении нескольких тысяч лет. О таких случаях писали авторы...

Новый остров появился из моря в 1963 году — учёные до сих пор наблюдают, как жизнь заселяет его с нуля

Утром 14 ноября 1963 года рыбаки к югу от Исландии заметили над морем тёмный столб дыма. Гореть там было нечему. Источник находился под водой: на глубине около 130 метров началось...