На Марсе в прошлом существовали реки и озера, однако точные сроки, когда эта «мокрая» планета изменилась на царство пыльных дюн, остаются загадкой.
Новый анализ данных, собранных с марсохода Curiosity, помогает прояснить эту ситуацию: ученые установили, что маленькие кристаллы минерала гематита могут служить минералогическим индикатором изменений древнего климата Марса.
Гематит — это оксид железа, который образуется в присутствии воды и придает породам характерный красноватый цвет. Выяснили, что важно не только его наличие, но и размер кристаллов: он зависит от температуры, pH и времени контакта с водой. Специалисты NASA проанализировали 20 образцов породы, извлеченных Curiosity на разных уровнях внутри кратера Гейла. Его слоистые стены функционируют как геологический архив: нижние уровни хранят информацию о самой ранней истории Марса, верхние — о более поздних периодах.
С помощью инструмента CheMin (Chemistry and Mineralogy) марсоход провел рентгеноструктурный анализ порошка из каждого образца. Это позволило не только выявить, какие минералы присутствуют, но и оценить размер кристаллов гематита. В верхних, более молодых слоях гематит образован очень мелкими частицами — менее 10 нанометров. В нижних, более древних породах кристаллы значительно крупнее, достигая 65 нанометров.
Кроме того, в образцах из верхней части кратера, наряду с гематитом, был обнаружен еще один железосодержащий минерал — гетит, который формируется и сосуществует с гематитом при более низких температурах и другом химическом составе воды. В нижних слоях гетит отсутствовал: там были найдены только крупные кристаллы гематита.
Полученные результаты указывают на то, что в глубинных слоях кратера долгое время сохранялась теплая вода с нейтральным или слабощелочным pH. В таких условиях гетит постепенно превращается в гематит, а сами кристаллы гематита увеличиваются за счет так называемого созревания Оствальда: мелкие частицы растворяются и «питают» рост крупных. Расчеты показывают, что долговременные подземные водоемы могли существовать в кратере Гейла до 4,7 млн лет — даже после того, как климат на поверхности стал холоднее и суше.
Наоборот, верхние слои, где гетит сохранился, а гематит остался очень мелкозернистым, указывают на более прохладные условия и относительно кратковременное присутствие воды: кристаллам в этих местах просто не хватило времени и тепла, чтобы вырасти.
Особая ценность исследования заключается в том, что оно основано не на моделировании, а на прямых измерениях марсианских пород. Curiosity доставлял порошок породы в CheMin с помощью своего манипулятора и измерял размер и форму кристаллитов на месте с помощью собственного рентгеноскопического инструмента, получая максимально точные данные прямо на месте
Фото: hi-tech.mail.ru