Железо, марганец и цинк на склонах горы Шарп: марсоход Curiosity обнаружил следы древнего озера

Исследователи под руководством Патрика Гасды из группы управления прибором ChemCam марсохода Curiosity обнаружили высокие концентрации железа, марганца и цинка в геологическом слое под названием полоса Амапари в кратере Гейл на Марсе. Результаты анализа, указывающие на существование древнего озера с уникальными химическими условиями, опубликованы в научном журнале JGR Planets.

Марсоход Curiosity, работающий на плутониевом источнике энергии и имеющий размеры небольшого автомобиля, с 2012 года исследует поверхность Марса внутри кратера Гейл. Сам кратер Гейл представляет собой древнюю ударную впадину диаметром около 154 километров, которая образовалась примерно 3,5–3,8 миллиарда лет назад.

В центре этого кратера возвышается гора Шарп (также известная как Эолида) — осадочный холм высотой 5 километров, который марсоход постепенно преодолевает с начала своей миссии. Гора Шарп является главной геологической целью Curiosity, поскольку ее стратиграфические слои, словно страницы огромной каменной книги, фиксируют длительную историю изменения климата Марса, от теплого и влажного периода к холодному и сухому состоянию, которое мы наблюдаем сегодня.

В 2022 году Curiosity, работая на склонах этой горы, обнаружил в так называемой полосе Амапари самые высокие из когда-либо зафиксированных в кратере Гейл уровни железа, марганца и цинка. Полоса Амапари представляет собой геологическое образование-маркер, которое можно проследить на десятки километров вокруг горы Шарп и которое хорошо видно даже с орбиты Марса. Особенно примечательно, что эти металлы были обнаружены в хорошо сохранившейся ряби на горных породах.

На Земле подобная рябь образуется только на мелководье при взаимодействии воды с атмосферой на глубине не более двух метров, причем ледяной покров исключает ее формирование. Таким образом, совокупность ряби и металлов является наиболее убедительным доказательством того, что на месте нынешней горы Шарп когда-то существовало древнее озеро. Ученые под руководством Патрика Гасды, научного сотрудника Национальной лаборатории Лос-Аламоса, опубликовали эти выводы в статье в журнале JGR Planets.

Ключевой неожиданностью стало то, что это озеро существовало высоко на горе Шарп, то есть сформировалось в тот период марсианской истории, когда клинет уже становился все более засушливым и холодным. Древний Марс был гораздо более влажным, и озера в кратерах тогда были обычным явлением. Однако по мере иссушения планеты такие водоемы возникали все реже и существовали очень недолго. Обнаружение металлов именно в слоях, относящихся к этой переходной эпохе, дает ученым уникальную возможность понять, как именно происходило изменение марсианского климата.

Что касается природы самих металлов, то их концентрация объясняется окислительно-восстановительными реакциями, которые повсеместно встречаются в природе. В древнем озере кратера Гейл эти химические процессы приводили к осаждению железа, цинка и марганца из воды, формируя богатые металлами слои.

Интересно, что на Земле подобные отложения часто связаны с деятельностью микроорганизмов, которые используют эти металлы как источники энергии, а окислительно-восстановительные реакции служат им для поддержания жизнедеятельности. Это придает открытию мощный астробиологический подтекст: древнее озеро в кратере Гейл, существовавшее на склонах горы Шарп, было не просто водоемом, а потенциально обитаемой средой.

Исследователи детально проанализировали возможные сценарии образования металлоносного слоя. Рябь на породе строго ограничивает условия: озеро должно было сначала быть очень мелким (не глубже двух метров), открытым, без ледяного покрова и с активным волновым воздействием. Затем, по мере накопления осадков, водоем становился глубже, по крайней мере до 10–100 метров, что подтверждается текстурой вышележащих пород.

Такое изменение глубины говорит о динамичной водной системе, существовавшей на протяжении значительного времени. Ученые признают, что существуют и альтернативные объяснения, и точные параметры соотношения воды и горных пород, уровень кислорода в древней атмосфере или продолжительность теплых периодов пока остаются предметом дискуссий. Однако, несмотря на эти неопределенности, сам факт существования четких химических фронтов с высокими концентрациями железа, марганца и цинка сомнению не подвергается.

В итоге, концентрирование металлов в полосе Амапари объясняется химическими окислительно-восстановительными процессами в древнем озере, которое существовало на склонах горы Шарп внутри кратера Гейл в период общего иссушения Марса. Эта находка доказывает, что даже в эпоху перехода к холодному и сухому климату на Марсе возникали кратковременные, но пригодные для жизни мелкие водоемы с открытой водой. Учитывая, что на Земле подобные металлоносные химические фронты являются средой обитания для микробных сообществ, авторы исследования призывают сделать полосу Амапари приоритетной целью для будущего химического анализа на борту Curiosity или при доставке образцов марсианского грунта на Землю.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях