Curiosity току-що научи, че кратерът Гейл може би някога е притежавал огромно солено езеро

Плитко езеро с пясъчни ивици и без видими признаци на живот около него, с планини на заден план под синьо небе.

Солницата Quisquiro в Алтиплано, Южна Америка. Учените смятат, че това може да е подобно на езерата, които някога са съществували в кратера Гейл на Марс. Изображение чрез Максим Бочаров/НАСА.


Преди няколко милиарда години,Кратер Гейлна Марс има езеро или поредица от езера. Имаше дори река, която някога се е вливала в това езеро. Това е заключението на учени, работещи с данни от НАСАМарсоход Curiosityна Марс, който кацна в кратера Гейл през август 2012 г. и оттогава проучва региона. Сега, ново проучване на данните на Curiosity от учени от НАСА добави още части към пъзела какви са били условията на древен Марс.

НАСАобявенопроучването на 19 май 2020 г. Theрецензиран от партньоридокумент, описващ тези констатациипубликуванина 27 януари в списаниетоПриродата.


Резултатите идват от изчерпателен анализ на данните от многогодишен експеримент на борда на роувъра в химия лаборатория, наречена Анализ на проби на Марс (САМ). SAM анализира химията и минералите в скалните проби, включителноорганични съединения– градивните елементи на живота – за да се определи обитаемостта на тази част на Марс в началото на неговата история. Това тестване по-рано потвърди изобилие от течна вода в миналото, както и разнообразие от органични молекули, запазени в марсианските скали.

Цветна диаграма на слоеве от марсианска повърхност с големи стрелки и текстови пояснения.

Диаграма на предложения въглероден цикъл на Марс. С малко вода и без изобилен повърхностен живот на планетата, цикълът е доста различен от този на Земята. Изображение чрез Lance Hayashida/Caltech/НАСА.

Сложен механичен и електрически инструмент в лаборатория - златиста рамка, пълна с компоненти и окабеляване.

Инструментът SAM в Центъра за космически полети на Годард (GSFC), преди да бъде поставен на Curiosity за пътуването до Марс. Изображение чрезНАСА/ GSFC.

Последният анализ откри доказателства за предишно покрито с лед езеро в кратера Гейл, за което се смята, че вероятно е съществувало в по-студен период между два по-топли периода от време.Хедър Франц, геохимик от Центъра за космически полети на Годард (GSFC), който ръководи новото изследване, каза визявление:


В даден момент повърхностната среда на Марс трябва да е преживяла преход от топла и влажна към студена и суха, както е сега, но точно кога и как се е случило това все още е загадка.

Доказателствата подкрепят идеята, че климатът на Марс се редува между по-топъл и по-студен, преди накрая да стане постоянно студен и сух, както го виждаме днес. Промените ваксиален наклонна планетата и вулканичната активност биха могли да изиграят основна роля в тази нестабилност. Всъщност химичните и минералогичните промени в марсианските скали също показват това, като някои скални слоеве се образуват при по-топли условия, но други в по-студен климат.

Голяма кръгла дупка в червеникаво-оранжев пейзаж, пълна с вода и заобиколена от кратерите.

Концепцията на художника за кратера Гейл, когато е бил изпълнен от езеро преди няколко милиарда години. Марсоходът Curiosity имаше предишни доказателства за езерото или поредица от езера с течение на времето. Сега ново проучване предполага, че езерото може да е било покрито с лед през по-студените климатични периоди. Изображение чрезНАСА/ JPL-Caltech / ESA / DLR / FU Berlin / MSSS.

И така, как Франц и нейният екип намериха доказателства за покрито с лед езеро?


За пет години Curiosity събра 13 проби от скали и прах. От тях газовете въглероден диоксид и кислород бяха извлечени вътре в SAM. Всяка проба се нагрява до 1650 градуса по Фаренхайт (900 градуса по Целзий), за да се освободят уловените газове. Температурите на пещта SAM по това време дадоха улики за видовете минерали, от които идват газовете. Това даде представа за въглеродния цикъл на Марс, където газът се обменя между подповърхността на Марс, повърхностните скали, полярните шапки, водата и атмосферата. Макар че Марс все още има въглероден цикъл днес, той е много по-различен от този на Земята, тъй като има малко вода и няма изобилен живот на повърхността. КатоПол Махафи, главен изследовател на SAM,обясни:

Въпреки това, въглеродният цикъл все още се случва и все още е важен, защото не само помага за разкриването на информация за древния климат на Марс. Също така ни показва, че Марс е динамична планета, която циркулира елементи, които са градивните елементи на живота, какъвто го познаваме.

Марс изглежда няма многокарбонативляво – минерали, съставени от въглерод и кислород – което би било доказателство, че някога Марс е имал много по-гъста атмосфера, вероятно предимно въглероден диоксид като днес. Такава атмосфера би била необходима, за да се обясни как някога планетата е имала дълготрайни езера и реки. Но въпреки че карбонатите може да са редки там, където е кацнал Curiosity, тези, които е открил досега, дават ценни улики за древния марсиански климат.

Два въртящи се комплекта пръчки, свързващи малки топчета, представляващи прости молекули, и текстови анотации.

Сравнение на карбонатна молекула и оксалатна молекула. Изображение чрез Джеймс Трали/НАСА/ Център за космически полети на Годард.


Чрез изследване наизотопина кислорода и въглеродния диоксид – версии на всеки елемент с различнимолекулни маси– учените могат да научат какви химични процеси са участвали в образуването на скалите, включително дали е имало някаква биологична активност, както се случва на Земята. Анализът показа, че в някои от карбонатите кислородните изотопи са по-леки от тези, открити в атмосферата на Марс.

Защо това е важно? Това предполага, че карбонатите са се образували в студено, вероятно покрито с лед езеро. Ако карбонатите се бяха образували в по-топло езеро, тогава изотопите всъщност трябваше да са малко по-тежки от тези от въздуха. Изследователите казват, че ледът може да е изсмукал тежките кислородни изотопи, оставяйки след себе си по-леките, които в крайна сметка биха били открити в карбонатите.

Това обаче е озадачаващо, защото може да означава, че атмосферата все още е по-тънка, отколкото се смяташе. Но без по-гъста, по-топла атмосфера, как би могло да е имало езера, реки и може би дори океан в северното полукълбо тогава, както показват други проучвания?

Отговорът може да бъде под формата на минерали, наречениоксалати. Франц и нейният екип предполагат, че част от въглерода може да се е съхранявал в оксалати, а не в карбонати. Температурите, при които въглеродният диоксид се отделя от някои проби в SAM, бяха твърде ниски за карбонати, но точно за оксалати. Откритите съотношения на въглеродни и кислородни изотопи също подкрепят тази хипотеза.

Усмихната млада жена с коса до раменете и плакати на заден план.

Хедър Франц от Центъра за космически полети Годард на НАСА, която ръководи новото изследване. Изображение чрез НАСА/GSFC.

Ако можеше да се докаже, че участват оксалати, това би било интригуващо, тъй като те са най-разпространеният минерал, произвеждан от растителния живот на Земята, синтезиран от непълното окисление навъглехидрати. Това само по себе си обаче няма да докаже съществуването на живот на ранен Марс, тъй като те могат да бъдат произведени и от взаимодействието на въглероден диоксид с повърхностни минерали (неорганични или органични катализатори), вода и слънчева светлина. Това е процес, който „подиграва” фотосинтезата, нареченабиотична фотосинтеза. Може дори да проправи пътя за действителната фотосинтеза, която да бъде използвана от микробите на Земята.

Ще бъде необходим допълнителен анализ на тези и бъдещи SAM проби, за да се разбере каква роля играят оксалатите, ако има такива. ПредстоящотоРоувър Perseveranceмисия даКратерно езеро, който трябва да стартира това лято, би трябвало да може да хвърли повече светлина върху констатациите на Curiosity. Кратерът Jezero е подобен на кратера Gale по това, че някога е съдържал езеро, а древна делта все още се вижда ясно, където река някога се е вливала в езерото. Perseverance е предназначен специално да търси доказателства за древен микробен живот на Марс, така че ще бъде много интересно да се види какво ще открие.

В крайна сметка: Ново проучване на резултатите от марсохода Curiosity предоставя доказателства за покрито с лед езеро, някога съществувало в кратера Гейл на Марс.

Източник: Местни и екзогенни органични вещества и цикличност на повърхността и атмосферата, изведени от въглеродни и кислородни изотопи в кратера Гейл

Чрез НАСА