Марсоход Curiosity дает новые сведения о том, как Марс стал непригодным для жизни

Это концепция художника раннего Марса с жидкой водой (синие области) на его поверхности. Древние регионы на Марсе имеют признаки обильного содержания воды, такие как особенности, напоминающие долины и дельты, и минералы, которые образуются только в присутствии жидкой воды. Ученые считают, что миллиарды лет назад атмосфера Марса была намного плотнее и достаточно теплой, чтобы образовывать реки, озера и, возможно, даже океаны воды. Когда планета остыла и потеряла свое глобальное магнитное поле, солнечный ветер и солнечные бури унесли в космос значительную часть атмосферы планеты, превратив Марс в холодную, засушливую пустыню, которую мы видим сегодня. Автор: NASA/MAVEN/The Lunar and Planetary Institute

Хотя поверхность Марса холодна и враждебна для жизни сегодня, роботы-исследователи НАСА на Марсе ищут подсказки относительно того, могла ли она поддерживать жизнь в далеком прошлом. Исследователи использовали приборы на борту Curiosity для измерения изотопного состава богатых углеродом минералов (карбонатов), найденных в кратере Гейла, и открыли новые сведения о том, как преобразовался древний климат Красной планеты.

«Изотопные значения этих карбонатов указывают на экстремальные объемы испарения, что позволяет предположить, что эти карбонаты, вероятно, образовались в климате, который мог поддерживать только транзитную жидкую воду», — сказал Дэвид Бертт из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и ведущий автор статьи, описывающей это исследование и опубликованной в Трудах Национальной академии наук.

«Наши образцы не соответствуют древней среде с жизнью (биосфере) на поверхности Марса, хотя это не исключает возможности существования подземной биосферы или поверхностной биосферы, которая началась и закончилась до образования этих карбонатов».

Изотопы — это версии элемента с разной массой. По мере испарения воды легкие версии углерода и кислорода с большей вероятностью улетучивались в атмосферу, в то время как тяжелые версии чаще оставались, накапливаясь в более высоких концентрациях, и в этом случае в конечном итоге включались в карбонатные породы.

Ученые интересуются карбонатами из-за их доказанной способности выступать в качестве климатических записей. Эти минералы могут сохранять сигнатуры среды, в которой они образовались, включая температуру и кислотность воды, а также состав воды и атмосферы.

В статье предлагаются два механизма формирования карбонатов, обнаруженных в Гейле. В первом сценарии карбонаты образуются в ходе серии циклов «влажность-сухость» в кратере Гейла. Во втором сценарии карбонаты образуются в очень соленой воде в холодных, ледообразующих (криогенных) условиях в кратере Гейла.

«Эти механизмы формирования представляют два разных климатических режима, которые могут представлять разные сценарии обитаемости», — сказала Дженнифер Стерн из NASA Goddard, соавтор статьи. «Цикл «влажность-сухость» будет указывать на чередование более и менее обитаемых сред, в то время как криогенные температуры в средних широтах Марса будут указывать на менее обитаемую среду, где большая часть воды заключена во льду и недоступна для химии или биологии, а то, что есть, чрезвычайно соленое и неприятное для жизни».

Эти климатические сценарии для древнего Марса предлагались ранее, на основе наличия определенных минералов, моделирования в глобальном масштабе и идентификации скальных образований. Этот результат является первым, который добавляет изотопные доказательства из образцов горных пород в поддержку сценариев.

Значения тяжелых изотопов в марсианских карбонатах значительно выше, чем те, что наблюдаются на Земле для карбонатных минералов, и являются самыми тяжелыми значениями изотопов углерода и кислорода, зарегистрированными для любых марсианских материалов. Фактически, по словам команды, для формирования карбонатов, которые так обогащены тяжелым углеродом и кислородом, требуются как влажный-сухой, так и холодный-соленый климат.

«Тот факт, что эти значения изотопов углерода и кислорода выше, чем что-либо еще, измеренное на Земле или Марсе, указывает на то, что процесс (или процессы) доведены до крайности», — сказал Бертт.

«Хотя испарение может вызывать значительные изменения изотопов кислорода на Земле, изменения, измеренные в этом исследовании, были в два-три раза больше. Это означает две вещи: 1) имело место чрезвычайно сильное испарение, из-за которого эти изотопные значения стали такими тяжелыми, и 2) эти более тяжелые значения сохранились, поэтому любые процессы, которые могли бы создать более легкие изотопные значения, должны были быть значительно меньше по величине», - продолжил он.

Это открытие было сделано с использованием приборов Анализа образцов на Марсе (SAM) и Перестраиваемого лазерного спектрометра (TLS) на борту марсохода Curiosity. SAM нагревает образцы до температуры около 1652 градусов по Фаренгейту (почти 900°C), а затем TLS используется для анализа газов, которые производятся во время этой фазы нагрева.

Больше информации: David G. Burtt et al, Highly enriched carbon and oxygen isotopes in carbonate-derived CO ₂ at Gale crater, Mars, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2321342121

Источник: NASA