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.

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзор блока питания ID-COOLING FP-1000 — первая платина

Компания ID-COOLING известна, в первую очередь, своими системами охлаждения, в начале года они расшились и на сегмент компьютерных корпусов, а летом дело дошло и до блоков питания. Причем...

Обзор ILIFE H90 Pro: вертикальный пылесос для тех, кто не любит вытряхивать пыль

Когда я выбирал вертикальный пылесос, главным критерием было не наличие максимального количества функций, а удобство ежедневного использования. ILIFE H90 Pro привлёк внимание именно станцией...

YouTube тормозит или не грузит видео? Решаем проблему на компьютере

Сервис YouTube на территории России, официально, давно перестал работать, но множество пользователей нашли обходные пути и продолжают им пользоваться. Однако в последние несколько дней сервис начал...

Хуанг пролюбил свой пост в Nvidia, а также возврат IPO Антропика: главное за неделю

Самые интересные новости финансов и технологий в России и мире за неделю: массовый сбой у Microsoft и американских аэропортов, SpaceX впервые поймал ракету роборукой, оценка Anthropic перед IPO...

Ученые создали «живые» искусственные мышцы для гуманоидных роботов: они играют на пианино и двигают глазами

Мышечная система человека решает две разные механические задачи. Крупные мышцы спины и ног рассчитаны на создание большой тяги и подъем тяжестей. В свою очередь, мелкие скелетные мышцы —...

Скорость света была втрое выше, а гравитация — в 27 раз сильнее: как новая модель Вселенной прошла проверку Большим взрывом

Согласно стандартной космологической модели, которую в физике называют Лямбда-CDM, привычное нам вещество — звезды, планеты, межзвездный газ и мы сами — составляет лишь около...