История на обитаемостта на Марс, запазена в древни дюни

Голи скалисти издатини с хоризонтални слоеве.

Бут във формацията Stimson, както се вижда от марсохода Curiosity. Тези скални образувания съдържат запазени останки от древни дюнни полета. Изображение чрез НАСА/Имперски колеж в Лондон.


Учените, които изучават възможността за живот на Марс, искат да знаят колко обитаема е била планетата преди милиони или милиарди години. Беше Марснякогаспособни да поддържат живота такъв, какъвто го познаваме, поне микробен? Доказателствата от десанти, роувъри и орбитални апарати през последните няколко десетилетия продължават да показват, че Марс наистина някога е бил по -обитаем, отколкото сега. Но след това условията се промениха; водата на повърхността изсъхна и атмосферата стана по -тънка и суха. В края на миналия месец международен екип от изследователисъобщававърху ново проучване, документиращо променящата се обитаемост на Марс. Тези учени са изследвали древни полета с пясъчни дюни, запазени в скали вКратер Гейл, къдетоРоувър на любопитствотоизследва древно езеро от 2012 г.

Новоторецензиранизследванията бяхапубликуванив AGUJGR: Планетина 31 март 2021 г.


Любопитството вече беше потвърдило, че кратер Гейл е бил езеро или серия от езера преди няколко милиарда години. Сега тя също е намерила доказателства за древно поле на дюни - нареченоОбразуване на Стимсън- която все още е запазена като слой от скали, който лежи върху по -старите езерни дънни скални слоеве.

Две карти с цветно кодирани терени и текстови пояснения.

Това е регионът, който марсоходът Curiosity изследва през последните няколко години, близо до основата на планината Sharp в кратера Gale. Откритията на формацията Stimson са маркирани с квадрат. Изображение чрез НАСА/ JPL/ Университет на Аризона/Имперски колеж в Лондон.

Тази промяна в скалните пластове дава улики за това как се е променил климатът и как средата се е изместила от обитаемата към необитаемата суха пустиня, която виждаме днес.

Той също така помага на учените да разберат по -добре различните повърхностни и атмосферни процеси, които са били активни по това време, като посоката на духащия пясък, образувал дюните. Изследователите дори успяха да установят формата, размера и посоката на миграция на най -големите дюни.


Едно откритие е, че някога е имало дюни, сгушени точно срещу централната планина в кратера Гейл, нареченаMount Sharp. Те са се образували върху ерозирана от вятъра повърхност под ъгъл от 5 градуса. Тези дюни са били известни като сложни дюни; всяка голяма дюна имаше свой собствен набор от по -малки „сателитни“ дюни, които мигрираха в различни посоки от основните дюни. От вестника:

Анализът на седиментните структури, генерирани от сложното взаимодействие на тези две скали на дюни, показва, че големите дюни са мигрирали на север, а по -малките наложени дюни са мигрирали по лицата на големите дюни към североизток.

Разбира се, дюните са обикновена Земя и те също са на Марс. Днес Марс има огромни дюнни полета, не само древните запазени отпреди милиарди години.Стив Банъм, водещ автор на новото изследване,обсъжданикак се образуват такива дюни и как могат да бъдат запазени:

Когато духа вятърът, той транспортира пясъчни зърна с определен размер и ги организира в купчини пясък, които разпознаваме като пясъчни дюни. Тези форми на релефа са често срещани на Земята в пясъчни пустини, като напримерСахара,Намибийско поле с дюни, иАрабски пустини. Силата на вятъра и неговата равномерност на посоката контролират формата и размера на дюната и доказателства за това могат да бъдат запазени в скалните записи.


Ако има излишък от утайка, транспортиран в регион, дюните могат да се изкачат, докато мигрират и частично заровят съседни дюни. Тези заровени слоеве съдържат функция, наречена „кръстосано легло“, която може да даде указание за размера на дюните и посоката, в която са мигрирали. Изследвайки тези кръстосани легла, успяхме да определим, че тези пластове са депозирани от специфични дюни, които се образуват, когато конкуриращите се ветрове пренасят утайка в две различни посоки.

Удивително е, че ако погледнем марсианските скали, можем да установим, че два конкуриращи се вятъра са прекосили тези големи дюни през равнините на кратера Гейл преди три и половина милиарда години. Това са едни от първите доказателства за променливи посоки на вятъра, независимо дали са сезонни или други.

Четири хоризонтални изображения на скални слоеве с текстови анотации.

Butte M1b, част от бутите Murray в рамките на формацията Stimson, показваща вълнообразни скални слоеве, смятани за останки от древни пясъчни дюни. Изображение чрез Banham et al./JGR: Планети.

Хоризонтални сиви скални слоеве с много тънки жълти хоризонтални линии и етикети.

Друг изглед на тънки скални слоеве в мъришките краища в формацията Стимсън. Изображение чрезБанхам и др./ JGR: Планети.


Смята се, че дюнните полета са се образували след изсъхването на езерото в кратера Гейл. Дъното на кратера и долните флангове на планината са съставени от древни утайки от езерото. По-високо на връх Шарп са неседиментни скални пластове от пясъчник. По -голямата част от мисията на Curiosity досега е била изразходвана за изследване на седиментните слоеве, съдържащи кални камъни и глини, за доказателства за обитаване в миналото. Банхам добави:

Преди повече от 3,5 милиарда години това езеро изсъхна, а дънните седименти бяха ексхумирани и ерозирани, за да образуват планината в центъра на кратера, днешната планина Шарп. Фланговете на планината са мястото, където сме намерили доказателства, че след езерото се е образувало древно дюнно поле, което показва изключително сух климат.

Докато анализът на запазените дюнни полета помага да се отговори на въпросите за променящата се обитаемост на Марс, той също така показва, че потенциалът за обитаване е намалял при образуването на дюните, след изсъхването на езерото. Когато се образуваха дюните, имаше по -малко вода за микроби и пейзажът започна да се променя до сухата пустиня, която виждаме днес. Дюните също не биха били идеални за запазване на следи от миналия живот. От вестника:

Наличието на големи дюни, задвижвани от вятъра, показва, че регионът е бил изключително сух и че-по времето, когато е съществувало полето на дюните Стимсън-вътрешността на кратера Гейл е била лишена от повърхностни води, за разлика от обстановката, записана от по-старото подлежащо езеро седименти наОбразуване на Мъри.

Усмихнат млад мъж със скалисти хълмове зад гърба си.

Стивън Банъм от Imperial College London е водещият автор на новото изследване за древните марсиански пясъчни дюни. Изображение чрезИмперски колеж в Лондон.

Банхам каза:

Огромното пространство на дюнното поле не би било особено гостоприемно място за обитаване на микробите и оставените данни рядко биха запазили доказателства за живот, ако има такива.

Този пустинен пясък представлява кратка снимка на времето в кратера Гейл и знаем, че полето на дюните е било предшествано от езера, но не знаем какво надхвърля пустинните пясъчници по -нагоре по връх Шарп. Може да има повече слоеве, отложени в сухи условия, или може да са отлагания, свързани с по -влажен климат. Ще трябва да изчакаме и да видим.

Банхам добави:

Въпреки че геолозите четат скали на Земята в продължение на 200 години, едва през последното десетилетие успяхме да четем марсиански скали със същото ниво на детайлност, както на Земята.

Любопитството сега продължава да се движи по -нагоре по фланговете на планината Шарп и ще изучава скалните пластове по -високо, за да документира всякакви промени в древните модели на вятъра, каза Банъм:

Интересно ни е да видим как дюните отразяват по-широкия климат на Марс, променящите се сезони и дългосрочните промени в посоката на вятъра. В крайна сметка всичко това е свързано с основния шофиращ въпрос: да се открие дали животът някога е възникнал на Марс.

Пясъчни дюни и скали в черно и бяло.

Полетата на дюните все още са често срещани на Марс, като това, видяно отВикинг 1 земяна 3 август 1976 г. Изображение чрезНАСА/ JPL-Caltech.

Голяма пясъчна дюна в скалист терен с хълмове на заден план.

Изглед отблизо на пясъчна дюна, нареченаНамиб Дюн, част отДюните Багнолдблизо до връх Шарп в кратера Гейл, както се вижда от марсохода Curiosity на 18 декември 2015 г. Намиб е висок около 16 фута (5 метра). Изображение чрезНАСА/ JPL-Caltech/ MSSS.

Атмосферата на Марс днес е значително по -тънка, отколкото тогава, но планетата все още има активни дюнни полета. Всички роувъри и кацащи са виждали отблизо дюни, както и по -малки вълнички. Орбиталните кораби са ги снимали по цялата планета, включително и на полюсите. Дюните се предлагат в различни форми и размери и често много приличат на дюни и дюнни полета на Земята. Точно както често се описва, Марс наистина е пустинен свят.

В крайна сметка: Променящата се обитаемост на Марс е запазена в древните дюнни полета в кратера Гейл според ново проучване на изследователи от Imperial College London.

Източник: Скален запис на сложни еолови форми на легло в пейзаж на пустинята на Хеспериан: формацията Стимсън, изложена в Мъри Бейтс, кратер Гейл, Марс

Via Imperial College London