Новое исследование, опубликованное в Nature Astronomy, пытается понять, как глина сформировалась на поверхности Марса, несмотря на холодный климат.
Климат на раннем Марсе представляет загадку для ученых-планетологов. Такие поверхностные особенности, как сети долин, показывают, что обильная жидкая вода присутствовала на нем в ту эпоху, а глинистые минералы, обнаруженные в большинстве древних покровных пород, нуждаются в еще более теплых температурах. Но атмосферные модели обычно подразумевают холодный климат на раннем Марсе. Новое исследование под руководством Дженис Бишоп из Института SETI и Исследовательского центра NASA Эймс в Силиконовой долине рассматривает этот вопрос, исследуя условия, необходимые для формирования древних поверхностных глин.
Частично эта климатическая загадка раннего Марса сводится к тому, насколько там было тепло. В настоящее время температура Марса ниже нуля, но мы знаем, что когда-то там было достаточно тепло для жидкой воды, которая прорезала его поверхность. Однако холодная вода недостаточно тепла для образования поверхностных глин. «Мы поняли, что для того, чтобы лучше представить ранний марсианский климат, нам нужно было понять условия формирования марсианских глин», - говорит Бишоп.
В исследовании оценивались типы глин, присутствующих в древних измененных породах на Марсе. Их можно разделить на 3 категории: 1) богатые магнием глины, образующиеся при высоких температурах (100-400 ° C) ниже поверхности (например, смеси сапонита, серпентина, хлорита , тальк и карбонат), 2) глины, образующиеся при теплых температурах (20-50 °C) в озерах, потоках или в дождливых средах (диоктатные железосодержащие или обогащенные Al-смектиты) и 3) слабокристаллические алюмосиликаты, такие как аллофаны, образованные при низких температурах (<20 ° C). Авторы использовали результаты выветривания в поле, эксперименты по синтезу глины в лаборатории и геохимическое моделирование образования глины.
Авторы считают, что кратковременные теплые и влажные среды, возникающие изредка на обычно холодном раннем Марсе, позволили сформировать наблюдаемые поверхностные смектиты на Марсе.
Холодные температуры (15-20 ° C) потребовали бы длительных периодов высокого соотношения вода / горный массив на Марсе для получения наблюдаемых выступов смектита. Это может означать сотни миллионов лет при средней температуре 5 °C на Марсе, что маловероятно, учитывая текущие модели марсианской атмосферы.
Поверхностные смектитовые (нетронитные, монтмориллонитовые) слои могут быстро образовываться в течение коротких периодов теплых температур (25-40 ° C). Это может означать десятки тысяч или миллионы лет при средней температуре 10-15 ° C на Марсе с интервалами в течение сотен миллионов лет. Эти повышения температуры могли быть вызваны вулканизмом, изменением наклона оси вращения Марса или большими астероидными ударами.
Понимание климата на раннем Марсе дает также понимание условий присутствия жидкой воды на поверхности и имеет важное значение для того, чтобы определить, где на Марсе искать жизнь. Глины являются наиболее распространенным гидратированным минералом на Марсе; таким образом, определение условий их формирования является большим шагом к пониманию геохимической среды на Марсе.