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

«Вояджер-1» уже почти в одном световом дне от Земли: как NASA держит связь с аппаратом и сколько еще он проработает

18 ноября в 13:18 по московскому времени (в 5:18 утра по восточному времени США) автоматический космический аппарат NASA «Вояджер-1» пересечет историческую отметку. Он удалится от Земли на...

Яркие краски без капли краски: как новые «чужие» часы от Tsedro получились разноцветными

Независимое часовое ателье Tsedro традиционно экспериментирует с формой, содержанием, материалами. И даже тогда, когда материал кажется «типичным» для часов...

Что находится прямо над Солнцем и почему туда ещё не летал ни один человек

На любой привычной схеме Солнечной системы мы видим планеты, которые выстроены почти в одной плоскости (эклиптике). Меркурий, Земля, Юпитер и Нептун кружат по своим орбитам, а пространство...

Две рыбы в одном русле: почему чётную и нечётную горбушу признали разными биологическими видами

Личинка тихоокеанской горбуши скатывается в море весной при массе 0,2 г. Проведя на океаническом нагуле ровно один год, рыба возвращается в родную реку при длине 45-70 см и массе...

Зачем на дне бутылки с газировкой делают пять выступов

Пустая бутылка из-под газировки кажется почти невесомой: её стенку легко продавить пальцами. Но пока внутри находится напиток, та же тонкая оболочка удерживает давление газа и переносит...

Как в Салеме подозрения превратились в приговоры: документы, «призрачные доказательства» и 25 погибших

19 повешенных, один раздавленный камнями и суд, который сам себя остановил. Вторая часть расследования о Салеме: что известно по документам и что до сих пор спорно.