Изотопы раскрывают ранний климат Марса: тепло, сухо и потенциально обитаемо
Новый анализ химических сигнатур, измеренных марсоходом NASA Curiosity, позволил заглянуть в прошлое Марса примерно на 3,7 миллиарда лет назад, когда планета была теплее и влажнее.
Измеряя изотопные отношения кислорода, команда исследователей, включая учёных из Калифорнийского технологического института (Caltech) и Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA, обнаружила, что озеро, которое когда-то существовало в кратере Гейла на Марсе, подвергалось значительному испарению раньше, чем это можно было предположить на основе минералогии и геохимии донных отложений.
Наличие признаков испарения в изотопном составе воды, извлечённой из глинистых минералов в марсианских породах, указывает на то, что атмосфера Марса была тёплой, но также и сухой, что способствовало испарению стоячей воды.
«"Тёплый" — понятие относительное, — говорит ведущий автор исследования Эми Хоффман, доктор философии. — Речь идёт о температуре чуть выше нуля, но её было достаточно, чтобы потенциально поддерживать те виды пребиотической химии, которые интересуют астробиологов».
Исследование сосредоточено на изотопах кислорода, а не на более часто изучаемых изотопах водорода. Это первый проект, в котором обнаружено сильное обогащение кислородом-18 в древнем марсианском водоёме. Кислород-18 — относительно редкая форма кислорода, которая тяжелее своего типичного аналога, кислорода-16, из-за наличия двух дополнительных нейтронов. При испарении воды молекулы H2O, содержащие более лёгкий атом кислорода, как правило, улетучиваются первыми, оставляя после себя жидкую воду с более высокой концентрацией тяжёлого кислорода.
Команда изучила образцы, собранные марсоходом Curiosity в период с 2012 по 2021 год в районе кратера Гейла. Глинистые минералы, которые отбирал ровер, точно сохраняют изотопные сигнатуры кислорода и водорода, полученные во время их формирования.
Хотя отношения изотопов кислорода в атмосфере Марса выглядят довольно похожими на земные, вода, извлечённая из глинистых минералов, показала сильное обогащение более тяжёлым кислородом. Это открытие указывает на то, что испарение действительно происходило в кратере Гейла в то время, когда эти осадки откладывались.
«Это открытие команды Curiosity — важный шаг вперёд в нашем долгом стремлении понять, как вода формировала поверхность Марса способами, которые напоминают Землю, но так сильно отличаются в деталях и последствиях», — говорит соавтор работы Джон Айлер.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.