Марсохід Curiosity допоміг розкрити таємниці стародавнього клімату Червоної планети

За допомогою даних марсоходу Curiosity у кратері Гейл на Червоній планеті виявили карбонатні мінерали з аномально високим вмістом важких ізотопів вуглецю та кисню. Відкриття надає важливу інформацію про те, яким був клімат на Марсі мільярди років тому. Незважаючи на негостинну і холодну поверхню Марса, пошуки слідів, що свідчать про наявність життя там у минулому, продовжуються. У цьому вченим допомагають роботизовані апарати, що бороздять марсіанську поверхню, зокрема марсохід NASA Curiosity. 

Відкриття вдалося зробити за допомогою приладів аналізу зразків (SAM) і лазерного спектрометра (TLS), що налаштовується, встановлених на борту марсохода для вимірювання ізотопного складу карбонатів — вуглецевмісних мінералів, що утворилися в період між 3,6 і 3,2 мільярда років тому. Дослідження опубліковано в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.

Нагадаємо, що карбонати довго зберігають співвідношення ізотопів елементів і кисню, дозволяючи вченим зрозуміти склад води та атмосфери в період формування карбонатних мінералів, навіть якщо це сталося мільйони і мільярди років тому. 

Карбонати, виявлені в кратері Гейл, виявились збагаченими ізотопами вуглець-13 і кисень-18 до рівнів, що значно перевищують значення, що спостерігаються в інших марсіанських породах, які досліджували раніше. Таким чином, вчені отримали нові дані про те, як стародавній марсіанський клімат, потенційно придатний для життя, набув рис, що спостерігаються сьогодні.

«Значення ізотопів вказують на екстремальні рівні випаровування, що передбачає формування цих мінералів у кліматі, здатному підтримувати лише тимчасову наявність рідкої води», — розповів співавтор дослідження Девід Бертт із Центру космічних польотів імені Годдарда NASA. 

Вчені розглянули два основні механізми, що сприяють такому збагаченню карбонатних мінералів важкими ізотопами вуглецю та кисню — випарний поділ та кріогенне осадження. Найбільш вірогідним поясненням ізотопних значень, ймовірно, стала комбінація цих механізмів. 

Перший сценарій описує процес, в рамках якого легкі ізотопи води і вуглекислого газу випаровувалися швидше, збагачуючи рідини, що залишилися важкими ізотопами, що могло призвести до поступового збільшення вмісту вуглецю-13 і кисню-18 в розчинених речовинах, з яких потім осаджуються карбонати.

Згідно з другим сценарієм, за низьких температур на поверхні Марса могли утворюватися кріогенні розчини, в яких важчі атоми тих чи інших елементів виявлялися ближче до низу, а легені — до верху розчину.

Дослідники зазначили, що обидва механізми є двома різними кліматичними режимами: цикли волого-сухого клімату вказують на чергування більш придатних і менш придатних для життя умов, тоді як кріогенні температури в середніх широтах Марса — на менш придатне для життя середовище.

Результати наголошують на значних відмінностях між вуглецевим циклом Марса і Землі. На нашій планеті біосфера активно впливає розподіл вуглецю та його ізотопів, проте на Марсі, позбавленому значної біологічної активності, спостерігаються унікальні геохімічні процеси.

«Факт того, що концентрації важких ізотопів вуглецю і кисню в кратері Гейл вище, ніж аналогічні значення, що коли-небудь виміряні на Землі або Червоній планеті до того, свідчить про екстремальні процеси на Марсі», — підсумували автори нового дослідження.  

Щоб краще зрозуміти поширеність та варіативність ізотопних аномалій, команда планує продовжити вивчення карбонатів у різних регіонах Марсу. Дані, отримані в рамках нового дослідження, проливають світло на процеси формування мінералів і надають важливу інформацію про клімат та вуглецевий цикл планети.