Подповерхностные слои Марса оставались тёплыми и влажными на протяжении миллионов лет вопреки глобальному похолоданию

Новые данные, собранные марсоходом Curiosity NASA, позволяют предположить, что некоторые зоны марсианского подповерхностного пространства могли сохранять условия и температуры, благоприятные для существования жидкой воды, на протяжении миллионов лет, несмотря на общее охлаждение планеты. В исследовании, опубликованном в журнале Science, гематит выступает в роли нового минералогического индикатора, способного реконструировать климатическую эволюцию древнего Марса.

Исследователи проанализировали 20 образцов горных пород, взятых Curiosity на разных высотах внутри кратера Гейл — места, которое марсоход исследует с 2012 года. Этот крупный ударный бассейн сохраняет длинную последовательность горных слоёв, которые регистрируют историю окружающей среды планеты, начиная с эпох, когда на поверхности существовали озёра и реки, и заканчивая более засушливыми условиями, наблюдаемыми сегодня. Используя данные инструмента CheMin, предназначенного для определения минерального состава марсианских пород, команда обнаружила, что кристаллы гематита меняют свой размер в зависимости от глубины анализируемых слоёв. В более высоких слоях кристаллы оказываются очень маленькими, менее 10 нанометров. В более глубоких слоях, напротив, они достигают размеров до 65 нанометров. Исследователи также наблюдали присутствие минерала гётита в верхних слоях и его отсутствие в нижних.

Эти различия дают ключ к разгадке условий окружающей среды, в которых минералы формировались и преобразовывались с течением времени. Согласно авторам, результаты указывают на то, что в подповерхностном пространстве кратера Гейл существовали относительно тёплые и стабильные водоносные горизонты, способные сохраняться в течение очень долгих периодов даже тогда, когда глобальный климат Марса становился постепенно более холодным и сухим.

Гематит долгое время считался одним из самых важных доказательств взаимодействия воды и горных пород на Марсе. Однако это исследование показывает, что минерал может предоставить ещё более детальную информацию: форма и размер его кристаллов сохраняют след тех условий окружающей среды, которые присутствовали во время их формирования. Исследователи интерпретировали результаты, наблюдая соотношение между гематитом и гётитом — двумя богатыми железом минералами, которые часто образуются вместе в присутствии воды. В относительно холодных условиях гётит может оставаться стабильным. Когда же температура повышается и вода сохраняет нейтральный или слегка щелочной pH, гётит имеет тенденцию превращаться в гематит.

Та же самая тёплая и влажная среда благоприятствует также процессу, называемому оствальдовским созреванием, при котором более мелкие кристаллы постепенно растворяются, позволяя расти более крупным. Присутствие более развитых кристаллов гематита в глубоких слоях, следовательно, предполагает, что эти горные породы оставались в контакте с горячей водой в течение очень долгого времени. Согласно авторам исследования, данные указывают на то, что такие условия могли сохраняться до примерно 4,7 миллионов лет. Это значительный временной масштаб, особенно учитывая, что планета уже переживала фазу климатического охлаждения. Даже после исчезновения поверхностных озёр и водотоков подповерхностное пространство, таким образом, могло продолжать предлагать относительно стабильные и потенциально обитаемые среды.