Ошибались ли мы, полагая, что Марс красный?

Полный диск Марса виден с полярными ледяными шапками, слегка смещенными от центра вверху слева и внизу справа. Облака окутывают изогнутые горизонты планеты. Темные поверхностные отметины отчетливо видны на фоне характерных красных тонов пыльной марсианской поверхности. Автор: ESA & MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/RSSD/INTA/UPM/DASP/IDA, 2007

Марс легко узнать в ночном небе по его яркому красному оттенку. Благодаря флоту космических аппаратов, которые изучали планету в течение последних десятилетий, мы знаем, что этот красный цвет обусловлен ржавыми железными минералами в пыли. То есть, железо, связанное в породах Марса, в какой-то момент вступило в реакцию с жидкой водой или водой и кислородом в воздухе, подобно тому, как ржавчина образуется на Земле.

Но оксиды железа бывают разных видов, и точный химический состав марсианской ржавчины был предметом интенсивных споров, поскольку то, как она образовалась, является окном в условия окружающей среды планеты в то время. И с этим тесно связан вопрос о том, был ли Марс когда-либо пригоден для жизни.

Предыдущие исследования компонента оксида железа марсианской пыли, основанные только на наблюдениях с космических аппаратов, не обнаружили свидетельств содержания в нем воды. Поэтому исследователи пришли к выводу, что этот конкретный тип оксида железа должен быть гематитом, образовавшимся в условиях сухой поверхности в результате реакций с марсианской атмосферой в течение миллиардов лет после раннего влажного периода Марса.

Однако новый анализ наблюдений с помощью космических аппаратов в сочетании с новыми лабораторными методами показывает, что красный цвет Марса лучше соответствует оксидам железа, содержащим воду, известным как ферригидрит.

Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Ферригидрит обычно быстро образуется в присутствии холодной воды, и поэтому, должно быть, образовался, когда на поверхности Марса еще была вода. Ферригидрит сохранил свою водную подпись до наших дней, несмотря на то, что был измельчен и распространен по планете с момента своего образования.

Как Марс превратился из серой, мокрой планеты в пыльную красную планету. Слева направо на одном изображении показаны четыре шага. Сначала железо в породах планеты реагирует с кислородом и водой, образуя ржавчину. Затем ржавчина смывается в реки, озера и моря и встраивается в подстилающие породы. Также показан вулкан, представляющий собой источник тепла, который мог растопить лед, еще больше смывая ржавчину в лужи. За миллиарды лет ржавая порода распадается на пыль. Наконец, ветры разносят пыль по планете. На поверхности показан марсоход, представляющий собой прямой анализ этой ржавой пыли. Орбитальный космический аппарат обозревает сцену сверху. Автор: ESA

«Мы пытались создать копию марсианской пыли в лабораторных условиях, используя различные типы оксида железа. Мы обнаружили, что ферригидрит, смешанный с базальтом, вулканической породой, лучше всего соответствует минералам, обнаруженным космическими аппаратами на Марсе», — говорит ведущий автор Адомас Валантинас, постдок в Университете Брауна в США, ранее работавший в Бернском университете в Швейцарии, где он начал свою работу с данными орбитального зонда Trace Gas Orbiter ( TGO) ЕКА.

«Марс по-прежнему остается красной планетой. Просто наше понимание того, почему Марс красный, изменилось. Главное следствие заключается в том, что поскольку ферригидрит мог образоваться только тогда, когда на поверхности все еще присутствовала вода, Марс заржавел раньше, чем мы думали ранее. Более того, ферригидрит остается стабильным в современных условиях на Марсе».

Другие исследования также предполагали, что ферригидрит может присутствовать в марсианской пыли, но Адомас и его коллеги представили первое всеобъемлющее доказательство посредством уникального сочетания данных космических миссий и новых лабораторных экспериментов.

Они создали реплику марсианской пыли, используя усовершенствованную шлифовальную машину, чтобы достичь реалистичного размера частиц пыли, эквивалентного 1/100 человеческого волоса. Затем они проанализировали свои образцы, используя те же методы, что и орбитальные космические аппараты, чтобы провести прямое сравнение, в конечном итоге определив ферригидрит как лучшее соответствие.

Диск оранжево-терракотовой пыли заполняет кадр. Пыль выглядит довольно мягкой и мелкой, больше похожей на муку, чем на песок.. Автор: A.Valantinas

«Это исследование является результатом дополнительных наборов данных, полученных в ходе международных миссий, изучающих Марс с орбиты и с поверхности Земли», — говорит Колин Уилсон, научный сотрудник TGO и проекта Mars Express Европейского космического агентства.

Анализ минералогии пыли, проведенный Mars Express, помог показать, что даже очень пыльные регионы планеты содержат богатые водой минералы. А благодаря уникальной орбите TGO, которая позволяет ему видеть один и тот же регион при разных условиях освещения и углах, команда смогла распутать размер частиц и их состав, что необходимо для воссоздания правильного размера пыли в лаборатории.

Данные, полученные с марсианского разведывательного орбитального аппарата НАСА, а также наземные измерения, проведенные марсоходами НАСА Curiosity, Pathfinder и Opportunity, также помогли доказать существование ферригидрита.

«Мы с нетерпением ждем результатов предстоящих миссий, таких как марсоход «Розалинд Франклин» ЕКА и проект NASA-ESA Mars Sample Return, которые позволят нам глубже изучить причины красного цвета Марса», — добавляет Колин.

Два графика рядом, сравнивающие лабораторные смеси ферригидрита и гематитовой пыли с измерениями реальной марсианской пыли космическим аппаратом. Левый график сравнивает смесь ферригидрита с данными космического аппарата, показывая, что этот тип пыли близко соответствует. Правый график сравнивает смесь гематита с данными космического аппарата, показывая, что этот тип пыли не так близко соответствует.. Автор: A.Valantinas/ESA

«Некоторые из образцов, уже собранных марсоходом NASA Perseverance и ожидающих возвращения на Землю, включают пыль. Как только мы доставим эти драгоценные образцы в лабораторию, мы сможем точно измерить, сколько ферригидрита содержится в пыли, и что это означает для нашего понимания истории воды — и возможности существования жизни — на Марсе».

Однако еще некоторое время красный оттенок Марса будет вызывать восхищение и недоумение издалека.

Больше информации: Detection of ferrihydrite in Martian red dust records ancient cold and wet conditions on Mars, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-56970-z. www.nature.com/articles/s41467-025-56970-z

Источник: European Space Agency