Новый анализ данных, полученных с марсохода Curiosity, помогает уточнить эту картину: ученые выяснили, что крошечные кристаллы минерала гематита могут служить минералогическим маркером изменений древнего климата Марса.
Гематит — оксид железа, который образуется в присутствии воды и придает породам характерный красноватый оттенок. Оказалось, что важно не только само его присутствие, но и размер кристалликов: он зависит от температуры, pH и длительности контакта с водой. Специалисты NASA изучили 20 образцов породы, высверленных Curiosity на разных высотах внутри кратера Гейла. Его слоистые стены работают как геологический архив: нижние уровни хранят свидетельства о наиболее древней истории Марса, верхние — о более поздних ее этапах.
Используя инструмент 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 кристаллиты заметно крупнее, до 65 нанометров.
Кроме того, в образцах с верхней части кратера наряду с гематитом присутствовал еще один железосодержащий минерал — гетит, который обычно формируется и сосуществует с гематитом при более низких температурах и иной химии воды. В нижних слоях гетит отсутствовал: там были найдены только крупные кристаллы гематита.
Полученные данные говорят о том, 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 кристаллики гематита увеличиваются за счет так называемого созревания Оствальда: мелкие частицы растворяются и «подкармливают» рост крупных. Расчеты показали, что такие долгоживущие подземные водоемы могли существовать в кратере Гейла до 4,7 млн лет — уже после того, как поверхностный климат Марса стал холоднее и суше.
Напротив, 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 работы в том, что она основана не на моделировании, а на прямых измерениях марсианских пород. Curiosity доставлял порошок породы в CheMin с помощью своего манипулятора и оценивал размер и форму кристаллитов на месте собственным рентгеноскопическим инструментом, получая максимально точные данные прямо на месте.
Результаты усиливают представление о том, что даже когда на поверхности Марса уже доминировал холодный и сухой климат, в глубине пород еще долго могли существовать теплые подземные воды. При наличии других необходимых факторов это продлевало окна потенциальной обитаемости — времени, когда микробная жизнь, если она когда-либо возникала на Марсе, могла выживать в защищенных, влажных нишах под древними озерами.
Ранее Марс помог «Психее» разогнаться для полета к таинственному астероиду.