Ученые из Университета Аризоны проанализировали марсианские метеориты Black Beauty и Allan Hills 84001 и на их основе реконструировали историю воды на Марсе и историю самой планеты.
Результаты исследований, опубликованные в журнале Nature Geoscience, показывают, что Марс, вероятно, получал воду из двух совершенно разных источников на ранней стадии формирования планеты. Различия между этими двумя источниками показывают, что Марс, в отличие от Земли и Луны, никогда не был полностью покрыт океаном магмы.
Оба источника воды Марса могут рассказать нам кое-что об объектах, которые образовали внутренние, каменистые планеты Солнечной системы, - говорит Джессика Барнс, доцент кафедры планетологии в Лунной и Планетарной Лаборатории.
Марс мог возникнуть из двух разных планетезималей с совершенно разным содержанием воды. Это важная информация для всех ученых, пытающихся выяснить, могла ли жизнь существовать на поверхности Марса в прошлом.
Чему вы можете научиться у воды?
Многие ученые пытались выяснить что-нибудь об истории воды на Марсе. Откуда это взялось? Как долго это было в коре Марса? Откуда появилась вода внутри Марса? Что это может сказать нам об эволюции планеты?
Джессика Барнс и ее команда проанализировали историю воды на Марсе, анализируя отдельные изотопы водорода. Водород-1 (протий) содержит один протон в своем ядре. С другой стороны, ядро дейтерия состоит из одного протона и одного нейтрона. Соотношение содержания этих двух изотопов водорода многое говорит ученым-планетам о процессах и возможном происхождении воды в породах, минералах и силикатах.
Более 20 лет ученые анализируют соотношение изотопного содержания в марсианских метеоритах. Хотя результаты этого исследования распространены по всему миру, определенная тенденция постепенно начинает проясняться.
Вода, уловленная в породах на Земле, является нефракционированной, то есть ее изотопное отношение не отличается от стандартного значения для океанской воды - отношение протия к дейтерию составляет 1: 6420. В атмосфере Марса вода сильно фракционирована - большая ее часть - дейтерий, тяжелый водород, потому что солнечный ветер унес большую часть легкого водорода в космос.
Исследователи решили изучить изобилие изотопов водорода в коре Марса. С этой целью они сфокусировались на метеоритах Black Beauty и Allan Hills, из которых первый был особенно интересен, поскольку представляет собой скопление материи из разных этапов истории Марса.
Благодаря этому мы узнали, как кора Марса изменилась за несколько миллиардов лет, - говорит Барнс.
В образцах метеоритов отношение изотопного содержания было на уровне между скалами Земли и атмосферой Марса. Когда полученные результаты сравнили с более ранними исследованиями, в том числе с использованием ровера Curiosity, оказалось, что за более чем 4 миллиарда лет истории Марса ничего не изменилось.
Мы начали задаваться вопросом, не странно ли это. Как происходит фракционирование атмосферы Марса, и кора остается неизменной в течение миллиардов лет, - говорит Барнс. Более того, мы начали задаваться вопросом, почему кора планеты отличается от мантии, слоя чуть ниже. Если мы попытаемся объяснить постоянное соотношение изотопов коры Марса, то атмосфера нам не поможет. Однако мы знаем, что коры планет образуются из расплавленных пород изнутри, которые затвердели на поверхности.
Первоначально ученые предполагали, что внутренняя часть Марса больше похожа на Землю и нефракционирована.
Это может означать, что изменение соотношения изотопов водорода в образцах связано либо с примесями, образующимися на Земле, либо с воздействием атмосферы, когда камни выбрасываются с поверхности Марса в космос.
Тезис о том, что внутреннее пространство Марса напоминает земное, является результатом исследований одного из марсианских метеоритов, который, скорее всего, происходит из мантии планеты - слоя между ядром и корой Марса. Однако стоит отметить, что различные марсианские метеориты значительно отличаются друг от друга.
Анализируя научную литературу и имеющиеся данные, исследователи идентифицировали два типа марсианских вулканических пород - обогащенные шерготтиты и истощенные шерготтиты (название происходит от первого марсианского метеорита Шерготти, найденного в Индии) - отличающиеся друг от друга изотопными соотношениями водорода. Обогащенные шерготтиты содержат больше дейтерия, чем истощенных, которые больше похожи на земные породы.
Получается, что когда мы смешиваем различные пропорции изотопов водорода из этих двух типов шерготтитов, мы получаем значение, которое мы имеем в коре Марса, - говорит Барнс.
Ученые считают, что шерготтиты содержат подписи двух разных водородных резервуаров - и, следовательно, воды - внутри Марса. Существенные различия, среди прочего, указывают на то, что на Марсе было более одного источника воды и что никогда не было глобального магматического океана на поверхности планеты.
Источник: Аризонский университет