Naukowcy dzięki łazikowi Perseverance lepiej poznali wodną historię Marsa

Łazik Perseverance odkrył w kraterze Jezero skały, które co najmniej trzykrotnie miały kontakt z wodą. Ślady wody na Marsie zachowane w Margin Unit pokazują złożoną historię zmian zachodzących w tym regionie.

Perseverance trafił na nieoczekiwane odkrycie

Kiedy należący do NASA łazik Perseverance dotarł we wrześniu 2023 roku do wewnętrznej krawędzi krateru Jezero na Marsie, naukowcy zakładali, że w badanym obszarze geologicznym, nazwanym „Margin Unit”, rozciągającym się wzdłuż brzegu starożytnego marsjańskiego jeziora, znajdą skały osadowe powstałe w wyniku stopniowego odkładania się kolejnych warstw piasku przez tysiące lat. Na Ziemi tego rodzaju materiały zbudowane z iłu i mułu dobrze zachowują ślady dawnego życia mikrobiologicznego.

Badacze szczególnie chcieli sprawdzić wcześniejsze sygnały wykryte przez marsjańskie orbitery, wskazujące na obecność minerałów węglanowych. Na Ziemi często powstają one w płytkich zbiornikach wodnych i mogą być środowiskiem sprzyjającym życiu.

Tymczasem, jak opisują astronomowie z NASA, łazik natrafił na skały magmowe. Powstają one w wyniku krzepnięcia magmy głęboko pod powierzchnią lub działalności wulkanicznej na powierzchni. Są one szczególnie cennym zapisem przeszłości, ponieważ kryształy tworzących je minerałów mogą zachować informacje o warunkach panujących w chwili ich powstania. W skałach z Margin Unit zachował się dzięki temu niezwykle złożony ślad aktywności wody na młodym Marsie.

Analiza wykazała, że skały co najmniej trzykrotnie miały kontakt z wodą. Każdy z tych epizodów pozostawił w nich własny zapis i stopniowo zmieniał ich skład chemiczny oraz wygląd. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie „Communications Earth & Environment”.

Aby przyjrzeć się bliżej próbkom, naukowcy wykorzystali instrument SuperCam, umieszczony na maszcie Perseverance. Urządzenie określa skład mineralny skał na podstawie odbijanego przez nie światła. Gdy badacze odkryją interesujący obiekt, mogą skierować na niego laser z odległości do 6,5 metra. Jego wiązka powoduje powstanie plazmy, której widmo pozwala określić skład chemiczny skały. W ten sposób łazik zbadał ponad 185 fragmentów podłoża skalnego w obrębie Margin Unit.

Przed dotarciem do Margin Unit astronomowie zakładali na podstawie obserwacji orbitalnych, że obecne tam węglany powstały w wyniku oddziaływania z jeziorem, które niegdyś znajdowało się w kraterze Jezero. Jednak badany obszar okazał się miejscem, w którym oddziaływały na siebie różne systemy wodne.

Zdaniem naukowców krater Jezero znajduje się w obrębie jednego z największych obszarów występowania węglanów na Marsie. Informacje uzyskane w Margin Unit mogą więc pomóc w lepszym poznaniu historii wody również w innych częściach planety.

Ślady wody na Marsie zachowały się w skałach

Perseverance badał Margin Unit na obszarze, na którym różnica wysokości wynosiła około 265 metrów. W jego wyżej położonych partiach znalazł skały gruboziarniste i krystaliczne, charakterystyczne dla obecności oliwinu. Niemal nie nosiły one śladów kontaktu z wodą.

Zawierająca magnez i żelazo skała bogata w oliwin powstała głęboko pod powierzchnią, w obrębie zbiornika magmy. Stygła bardzo powoli, dzięki czemu kryształy oliwinu mogły osiągnąć duże rozmiary. Na powierzchnię wydostała się dopiero wtedy, gdy erozja usunęła znajdujące się nad nią warstwy. Niżej, na dnie dawnego jeziora, skała jest już wyraźnie przekształcona. Kryształy oliwinu zostały popękane, a przestrzenie między nimi wypełniła krzemionka.

Węglany i minerały krzemionkowe są szczególnie interesujące w kontekście poszukiwania śladów dawnego życia. Na Ziemi reakcja wody z oliwinem może prowadzić do uwalniania wodoru, który stanowi źródło energii dla niektórych mikroorganizmów. W wyniku tego procesu powstają również węglany i krzemionka, które mogą zachowywać ślady wcześniejszej obecności życia. Naukowcy są w stanie ustalić kolejność wydarzeń, ale nie potrafią określić dokładnego wieku poszczególnych epizodów.

Pierwszy kontakt przyniósł powstanie węglanów

Podczas pierwszego kontaktu z wodą bogate w dwutlenek węgla wody gruntowe zaczęły reagować z oliwinem. W szczelinach skał w niżej położonych partiach Margin Unit powstały wówczas pasma węglanów. Z czasem otaczająca je, bardziej miękka skała ulegała erozji, podczas gdy wypełnione węglanami szczeliny pozostawały nienaruszone i coraz wyraźniej zaznaczały się na powierzchni.

Drugi etap kontaktu z wodą mógł mieć związek z jeziorem, które niegdyś znajdowało się w kraterze. W niektórych skałach Margin Unit wykryto również krzemionkę. Naukowcy wskazują, że może ona powstawać podczas przemiany oliwinu w węglany. Większe ilości krzemionki znaleziono w skałach, które znajdowały się poniżej poziomu wody.

Najpóźniej doszło do kolejnego zdarzenia związanego z wodą. W jednym miejscu we wschodniej części Margin Unit powstały wówczas żyły mineralne o grubości około 25 centymetrów. Zawierają one między innymi siarczan wapnia i fluoryt.

Kolejne epizody zmieniły skład minerałów

Obecność fluorytu dostarcza ważnej wskazówki. Minerał ten zazwyczaj powstaje, gdy gorąca woda krąży przez skały wulkaniczne. Jego występowanie może więc wskazywać na późniejszy epizod związany z podziemnym obiegiem ogrzanej wody.

Badania Margin Unit, jak podkreślają astronomowie, pokazują więc, że historia wody w tym miejscu była znacznie bardziej złożona, niż wynikało z wcześniejszych obserwacji orbitalnych.

Emil Gołoś