Сегодня мы видим Марс как пустынную планету, холодную и враждебную, с поверхностью, покрытой горами камней и песка, без текучей жидкой воды. Короче говоря, планета, непригодная для жизни. Однако когда-то это было не так.
Одна из целей миссии НАСА Curiosity, которая исследует Красную планету с 2012 года, — понять, как она превратилась из мира, богатого водой и потенциально пригодного для жизни, в столь негостеприимный.
В последние месяцы ученые использовали приборы Sample Analysis at Mars (SAM) и Tunable Laser Spectrometer (TLS) на борту ровера для измерения изотопного состава некоторых богатых углеродом минералов в кратере Гейл. При этом они нашли новые подсказки о том, как изменился древний климат Марса, сделав его непригодным для жизни.
Карбонаты из кратера Гейла
Изотопы — это разновидности одного и того же химического элемента с разной массой. Когда вода испаряется, легкие версии углерода и кислорода с большей вероятностью улетучиваются в атмосферу. Тяжелые версии, напротив, скорее всего, останутся, накапливаясь в больших количествах и оставаясь в карбонатных породах.
Именно поэтому ученых интересует количество и, в частности, изотопный состав карбонатных минералов, обнаруженных в породах кратера Гейла. Они могут служить «климатической летописью», сохраняя признаки среды, в которой они образовались, включая температуру, кислотность воды, состав воды и атмосферы.
В частности, изотопные показатели карбонатов в кратере Гейла указывают на экстремальное количество испарений, что говорит о том, что эти карбонаты, скорее всего, образовались в климате, который мог поддерживать только переходную жидкую воду. Дэвид Бертт из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда, ведущий автор исследования, пояснил:
«Наши образцы не соответствуют древней среде с жизнью (биосферой) на поверхности Марса, хотя это не исключает возможности существования подповерхностной или поверхностной биосферы, которая началась и закончилась до образования этих карбонатов».
Гипотезы о климате Марса
В исследовании предложены два различных механизма образования карбонатов, найденных в кратере Гейла:
- Они образовались в результате серии циклов влажности и сухости в кратере.
- Они возникли в очень соленой воде в криогенных условиях (настолько холодной, что образовался лед) в кратере Гейла.
Таким образом, эти два механизма образования представляют собой два разных климатических режима Марса, которые, следовательно, могут быть разными сценариями обитаемости.
- Цикл «влажный-сухой» указывает на чередование более и менее пригодных для жизни сред в разные периоды марсианской истории.
- Криогенные температуры в средних широтах Марса указывают на менее пригодную для жизни среду, где большая часть воды заперта во льду и недоступна для химии и биологии (а значит, и для возможного зарождения или распространения жизни).
И что же?
Подобные климатические сценарии для Марса предлагались и раньше, основываясь на наличии определенных минералов, глобальном моделировании и идентификации горных образований. Однако этот результат — первый, в котором в поддержку сценариев приводятся изотопные данные из образцов горных пород.
Значения тяжелых изотопов в марсианских карбонатах значительно выше тех, что наблюдаются на Земле для карбонатных минералов, и являются самыми высокими значениями изотопов углерода и кислорода, зарегистрированными для любого материала на Марсе.
По мнению команды, для образования карбонатов с таким высоким содержанием тяжелого углерода и кислорода необходим влажно-сухой и холодно-солевой климат. «Если на Земле испарение может вызвать значительные изменения в изотопах кислорода, то в данном исследовании изменения были в два-три раза больше», — говорит Бертт.
Таким образом, исследование не только укрепляет гипотезу о том, что Марс имел сложное и климатически динамичное прошлое, но и приближает нас к пониманию условий, которые сделали планету такой негостеприимной. Даже если эти результаты свидетельствуют о том, что поверхность Марса не была пригодна для жизни во время формирования карбонатов, они все равно оставляют много вопросов открытыми. Будущие исследования, как с помощью марсоходов, так и с помощью миссий по возвращению образцов, станут ключом к решению этих загадок и выяснению того, существовала ли на Марсе жизнь.
Результаты исследования были опубликованы 9 октября 2024 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, с которым можно ознакомиться здесь.
