Минералы Марса могли образоваться в жидком CO₂

Слева: Видно, что сталь корродирует в сидерит (FeCO₃) при погружении в субкритический жидкий диоксид углерода (LCO₂). Справа: Образцы альбита (плагиоклазовый полевой шпат) и керн песчаника, как наблюдалось, образуют красный родохрозит (MnCO₃) при воздействии сверхкритического CO₂ в присутствии водного раствора с хлоридом калия и хлоридом марганца, с особенно сильной реакцией вблизи границы двух растворов. В обоих экспериментах насыщение водой обеспечивается плаванием LCO₂ на воде. В условиях более низкого давления, характерных для раннего Марса, вода будет плавать на LCO₂. Автор: Todd Schaef/PNNL (left) and Earl Mattson/Mattson Hydrology (right)

Высохшие речные русла и озерные ложа на Марсе указывают на давнее присутствие жидкости на поверхности планеты, а минералы, обнаруженные с орбиты и с посадочных модулей, по мнению многих, доказывают, что этой жидкостью была обычная вода.

Не так быстро, предлагают авторы новой статьи Perspectives в Nature Geoscience. Вода — это лишь одна из двух возможных жидкостей в условиях, которые, как считается, присутствовали на древнем Марсе. Другая — жидкий диоксид углерода (CO ₂), и, возможно, CO ₂ в атмосфере было бы легче сконденсироваться в жидкость в этих условиях, чем растаять водяному льду.

В то время как другие предполагали, что жидкий CO ₂ (LCO ₂) может быть источником некоторых речных каналов, наблюдаемых на Марсе, минеральные доказательства, по-видимому, указывают исключительно на воду. Однако в новой статье приводятся недавние исследования секвестрации углерода, процесса захоронения сжиженного CO _2, извлеченного из атмосферы Земли, глубоко в подземных пещерах, которые показывают, что в жидком CO ₂ могут происходить такие же минеральные изменения, как и в воде, иногда даже быстрее.

Новая статья написана под руководством Майкла Хекта, главного исследователя прибора MOXIE на борту марсохода NASA Mars Rover Perseverance. Хект, научный сотрудник обсерватории Haystack Массачусетского технологического института и бывший заместитель директора, говорит: «Понимание того, как на раннем Марсе могло течь достаточно жидкой воды, чтобы объяснить морфологию и минералогию, которые мы видим сегодня, является, вероятно, самым большим нерешенным вопросом марсианской науки. Вероятно, нет единственного правильного ответа, и мы просто предлагаем еще одну возможную часть головоломки».

В статье авторы обсуждают совместимость своего предложения с текущими знаниями о составе марсианской атмосферы и последствиями для минералогии поверхности Марса. Они также изучают последние исследования по секвестрации углерода и приходят к выводу, что «реакции LCO ₂ –минералы согласуются с преобладающими продуктами изменения Марса: карбонатами, филлосиликатами и сульфатами».

Аргумент в пользу вероятного существования жидкого CO ₂ на поверхности Марса не является сценарием «все или ничего»; либо жидкий CO ₂, либо жидкая вода, либо их комбинация могли привести к появлению геоморфологических и минералогических свидетельств жидкого Марса.

Авторы признают, что испытанные условия секвестрации, где жидкий CO ₂ находится выше комнатной температуры при давлении в десятки атмосфер, сильно отличаются от холодных условий относительно низкого давления, которые могли бы производить жидкий CO ₂ на раннем Марсе. Они призывают к дальнейшим лабораторным исследованиям в более реалистичных условиях, чтобы проверить, происходят ли те же самые химические реакции.

Хект объясняет: «Трудно сказать, насколько вероятно, что это предположение о раннем Марсе на самом деле верно. Мы можем сказать, и мы говорим, что вероятность достаточно высока, и эту возможность нельзя игнорировать».

Больше информации: Michael H. Hecht et al, Mineral alteration in water-saturated liquid CO ₂ on early Mars, Nature Geoscience (2024). DOI: 10.1038/s41561-024-01576-1

Источник: Massachusetts Institute of Technology