Наше исследование марсианского метеорита дает новые сведения о ранних состояниях поверхности красной планеты.
Мы одни во Вселенной? Миллиарды долларов тратятся на то, чтобы ответить на этот простой вопрос. Последствия обнаружения доказательств существования жизни за пределами Земли ошеломляют. Отметка «до и после» поставила бы точку в истории человечества.
Марс в настоящее время является самой популярной целью разведки для поиска признаков жизни в других местах. Однако мало что известно о его ранней истории. Наше исследование марсианского метеорита дает новые сведения о ранних состояниях поверхности красной планеты.
Windows в прошлое
Сегодня Марс холодный и негостеприимный. Но, возможно, в ушедшую эпоху он был более похож на Землю и был пригоден для жизни. Формы рельефа на Марсе отражают действие жидкой поверхностной воды, возможно, уже 3,9 миллиарда лет назад.
Как и Земля, ранний Марс подвергался глобальной бомбардировке кусками камня и льда, плавающими вокруг Солнечной системы. Гигантские удары одновременно разрушают и создают благоприятную среду для жизни. Поэтому, чтобы распутать, когда на Марсе могли возникнуть подходящие для жизни условия, мы должны проследить историю как воды, так и столкновений.
Флотилия марсоходов и орбитальных космических кораблей была отправлена на Марс, причем два марсохода НАСА специально исследуют ударные кратеры в поисках доказательств прошлой жизни. Образцы, собранные марсоходами, будут возвращены в будущих миссиях.
На данный момент метеориты являются единственными образцами Марса, доступными для изучения здесь, на Земле. Марсианские метеориты рождаются, когда при столкновении с Марсом выбрасываются обломки скал, которые позже перехватывают орбиту Земли. Большинство марсианских метеоритов представляют собой магматические породы, такие как базальт. Один метеорит, NWA 7034, отличается тем, что представляет собой редкий образец поверхности Марса.
Обозначенный Северо-Западной Африкой (NWA) 7034 и получивший прозвище «Черная красавица», марсианский метеорит весит приблизительно 11 унций (320 граммов).
Посылка ударных волн
Метеорит NWA 7034 весом около 320 г был обнаружен в пустыне на северо-западе Африки. Впервые о нем сообщили в 2013 году. Уникальные сигнатуры изотопов кислорода указывают на его происхождение с Марса. С тех пор были обнаружены другие метеориты, оторвавшиеся от Марса во время того же события.
NWA 7034 представляет собой сложную горную породу, состоящую из разбитой породы и минеральных осколков, называемую «брекчией». Его различные фрагменты отражают разные фрагменты марсианской истории.
На этой карте элементов марсианского метеорита NWA 7034 разные цвета соответствуют разным фрагментам горных пород и минералов. (Автор указан)
Крошечные зерна минерала циркона встречаются в NWA 7034. Циркон является «геохронометром», то есть он записывает (и показывает нам), сколько времени прошло с момента его кристаллизации из магмы. Предыдущие исследования NWA 7034 показали, что он содержит самые старые из известных цирконов с Марса, некоторым из которых до 4,48 миллиарда лет.
Циркон весьма полезен для изучения ударов метеоритов. Он сохраняет микроскопические повреждения, вызванные прохождением ударных волн, и эти «сотрясенные зерна» надежно фиксируют воздействие. Однако в предыдущих исследованиях NWA 7034 не было обнаружено ни одного циркона с окончательным ударным повреждением.
NWA 7034 похож на тип осадочной породы на Земле, называемый конгломератом. В таких породах каждый минерал может иметь различное происхождение. Имея это в виду, мы решили исследовать дополнительные зерна циркона в NWA 7034, чтобы посмотреть, сможем ли мы найти какие-либо зарегистрированные свидетельства удара.
Мы рассмотрели более 60 цирконов, но нашли только одно зерно с шоком. Это означает, что удар произошел до того, как зерно смешалось с кучей фрагментов, которые превратились в камень.
Переоценка хронологии Марса
Обнаруженные нами типы ударных волн называются «двойниками деформации». Ударные волны высокого давления сжимают циркон, как гармошку. Этот процесс может реорганизовать атомы внутри кристалла с образованием дублированного «близнеца» циркона, который мы можем обнаружить.
Сканирование электронного изображения шокированного циркона в матрице марсианского метеорита NWA 7034. (Предоставлено автором)
Мы определили, что циркон кристаллизовался 4,45 миллиарда лет назад, что делает его одним из старейших цирконов, известных с Марса - даже старше, чем самый старый известный кусок Земли (тоже циркон).
Мы не знаем, в какой породе изначально образовался потрясенный циркон. Первоначальная магматическая вмещающая порода была разорвана на части во время ударов о Марс. Циркон представляет собой обломок более крупного зерна, смешанный с матрицей метеорита.
Мы, однако, знаем, где производятся подобные потрясенные цирконы. На Земле ударные цирконы с деформационными двойниками встречаются только в ударных кратерах. Более того, они происходят при всех крупнейших ударах астероидов о Землю.
Цирконы с ударными характеристиками были обнаружены в Вредефорте в Южной Африке, Садбери в Канаде и Чиксулубе в Мексике. Мексиканский кратер образовался около 65 миллионов лет назад и был связан с вымиранием динозавров. В этом случае шокированные цирконы были одним из продуктов удара, достаточно сильного, чтобы вызвать массовое вымирание.
Предыдущие исследования указывали на отсутствие ударных характеристик в цирконе из NWA 7034, что указывает на уменьшение катастрофических воздействий на Марс на 4,48 миллиарда лет. Далее было высказано предположение, что пригодные для жизни условия существовали 4,2 миллиарда лет назад.
Тем не менее, циркон, который мы нашли, кристаллизовался 4,45 миллиарда лет назад. Ударное событие должно было произойти по крайней мере через 30 миллионов лет после того, как Марс якобы перестал подвергаться бомбардировкам.
Когда именно произошло воздействие?
Хотя определить точный возраст удара сложно, геохимические исследования NWA 7034 показывают, что его основные компоненты подверглись ударам метеоритов примерно до 4 года.3 миллиарда лет назад. В этом сценарии циркон мог быть потрясен в это время, где-то между 4,3 и 4,45 миллиардами лет назад.
В качестве альтернативы, он мог образоваться совсем недавно, но до снижения скорости ударов ранее, чем 3 миллиарда лет назад. И наземные формы, и водоносные минералы говорят о ранней поверхностной воде на Марсе, возможно, от 3,9 до 3,7 миллиардов лет назад. Это может быть лучшим показателем того, когда существовали пригодные для жизни условия.
Наши результаты поднимают новые вопросы об истории раннего столкновения Марса. Определение происхождения шокированного циркона и времени удара обеспечит лучший контекст для интерпретации истории планеты, заархивированной в метеорите NWA 7034, и, возможно, временные рамки, когда могут появиться условия для жизни.
Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите исходную статью.