На Марсе обнаружен новый железосодержащий минерал — свидетельство недавних вулканических и тепловых изменений

Арам Хаос. Автор: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, выявило на Марсе сульфат железа, который может представлять собой совершенно новый минерал. Статья озаглавлена «Характеристика гидроксисульфата железа на Марсе и последствия геохимической среды, способствующей его образованию».

Сера широко распространена на Марсе и соединяется с другими элементами, образуя минералы, особенно сульфаты. В то время как большинство сульфатов на Земле легко растворяются во время дождя, на сухой поверхности Марса эти минералы могут сохраняться миллиарды лет, сохраняя важные подсказки о ранней истории планеты.

Каждый минерал имеет уникальную кристаллическую структуру и свойства, включая распространённые гипс и гематит. Учёные используют данные, собранные марсианскими орбитальными аппаратами, чтобы идентифицировать минералы на поверхности и получить информацию о древних марсианских условиях, которые способствовали их образованию.

Почти 20 лет исследователей озадачивали необычные слоистые сульфаты железа с уникальным спектральным сигналом. Теперь исследование под руководством доктора Джанис Бишоп, старшего научного сотрудника Института SETI и Исследовательского центра NASA в Кремниевой долине, идентифицировало и охарактеризовало редкую фазу гидроксисульфата железа, объединив лабораторные эксперименты с орбитальными наблюдениями Марса.

Открытие проливает новый свет на то, как тепло, вода и химические реакции формируют марсианскую поверхность.

«Мы исследовали два участка, богатых сульфатами, вблизи гигантской системы каньонов Долины Маринер, где были обнаружены загадочные спектральные полосы, а также слоистые сульфаты и интригующая геология», — сказала Бишоп.

Исследование охватило регион Арам Хаос, расположенный к северо-востоку от Долин Маринер, где древняя вода стекала в низменности на севере, а также плато над каньоном Ювента Хасма глубиной 5 км.

Плато Ювента (над каньоном Ювента Хасма)

Вблизи скал Долин Маринер этот район хранит следы более влажного прошлого Марса. На ландшафте видны признаки древних водных каналов, но учёные обнаружили сульфаты лишь в одном небольшом низменном участке, вероятно, оставшиеся после высыхания водоёмов с богатой сульфатами водой.

Карта региона Долины Маринер, созданная с помощью лазерного альтиметра MOLA. Автор: Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA)

Эти минералы, включая гидроксисульфат железа, образуют тонкие слои толщиной в метр, расположенные как над, так и под базальтовыми материалами, что указывает на их нагрев от лавы или пепла после образования.

«Изучение морфологии и стратиграфии этих четырёх композиционных единиц позволило нам определить возраст и взаимосвязь их формирования», — отметила соавтор исследования доктор Кэтрин Вайц из Института планетарных наук.

Арам Хаос

Исследователи наблюдали сульфатные минералы по всему региону Долин Маринер, включая хаотические территории — районы, которые, как считается, были сформированы мощными наводнениями в прошлом.

По мере высыхания воды оставались слоистые отложения сульфатов железа и магния — тонкие, но важные свидетельства того, что Марс когда-то был гораздо более влажным. В одном из хаотических районов верхние слои содержат полигидратные сульфаты, а под ними залегают моно- и гидроксисульфаты железа.

Вид на плато над каньоном Ювента Хасма с композиционными единицами, выявленными спектрометром CRISM. Автор: Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) и High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE)

Каждый из этих трёх сульфатов имеет уникальные спектральные сигнатуры, которые можно идентифицировать с орбиты с помощью инструмента CRISM. Лабораторные тесты показали, что нагрев полигидратных сульфатов до 50°C приводит к образованию моно-форм, а при нагреве выше 100°C образуется гидроксисульфат железа. Это подтверждает гипотезу о геотермальном нагреве, вызвавшем трансформацию минералов.

Моно- и полигидратные сульфаты распространены широко, тогда как гидроксисульфат железа встречается лишь в нескольких небольших регионах. Наиболее тёплые геотермальные источники, вероятно, находились под участками, где сегодня обнаружен этот минерал.

«Наши эксперименты показывают, что гидроксисульфат железа образуется только при нагреве гидратированных сульфатов железа в присутствии кислорода», — пояснил доктор Йоханнес Мойсбургер, постдокторант NASA Ames.

Реакция требует газообразного кислорода и приводит к выделению воды. Сегодня атмосфера Марса тонкая и состоит в основном из CO₂, но в ней достаточно кислорода для протекания этой реакции.

Исследование показывает, что тепло от вулканической активности на плато Ювента и геотермальной энергии под Арам Хаосом могло превратить обычные гидратированные сульфаты в гидроксисульфат железа. Это свидетельствует о том, что некоторые районы Марса были химически и термически активны гораздо позже, чем считалось ранее, что открывает новые перспективы в изучении потенциала планеты для поддержания жизни.

Подробнее: J. L. Bishop et al, Characterization of ferric hydroxysulfate on Mars and implications of the geochemical environment supporting its formation, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61801-2

Источник: SETI Institute