Meteoryty odkrywają historię wody na Marsie
Naukowcy z Uniwersytetu Arizony przeanalizowali marsjańskie meteoryty Black Beauty oraz Allan Hills 84001 i na ich podstawie odtworzyli historię wody na Marsie jak i historię samej planety.
Wyniki badań, opublikowane dzisiaj w periodyku Nature Geoscience, wskazują, że Mars najprawdopodobniej otrzymał wodę z dwóch zupełnie różnych źródeł na wczesnym etapie powstawania planety. Różnice między tymi dwoma źródłami wskazują, że Mars, w przeciwieństwie do Ziemi i Księżyca, nigdy nie był pokryty w całości oceanem magmy.
Oba źródła wody we wnętrzu Marsa mogą nam coś powiedzieć o obiektach, z których powstawały wewnętrzne, skaliste planety Układu Słonecznego – mówi Jessica Barnes, adiunkt planetologii w Lunar and Planetary Laboratory.
Mars mógł powstać m.in. z dwóch różnych planetozymali o zupełnie innej zawartości wody, które nigdy się do końca ze sobą nie wymieszały. To istotna informacja dla wszystkich naukowców próbujących dowiedzieć się czy w przeszłości na powierzchni Marsa mogło istnieć życie.
Czego można dowiedzieć się z wody?
Wielu naukowców próbowało dowiedzieć się czegokolwiek o historii wody na Marsie. Skąd się ona wzięła? Jak długo znajdowała się w skorupie Marsa? Skąd się wzięła woda we wnętrzu Marsa? Co może nam ona powiedzieć o ewolucji planety?
Jessica Barnes wraz ze swoim zespołem przeanalizowała historię wody na Marsie analizując poszczególne izotopy wodoru. Wodór-1 (prot) zawiera w swoim jądrze jeden proton. Jądro deuteru natomiast składa się z jednego protonu i jednego neutronu. Stosunek obfitości tych dwóch izotopów wodoru mówi planetologom wiele o procesach i możliwym pochodzeniu wody w skałach, minerałach i krzemianach.
Od ponad 20 lat naukowcy analizują stosunek obfitości izotopów w meteorytach marsjańskich. Choć wyniki tych badań rozsiane są po całym świecie, to powoli zaczyna się klarować pewien trend.
Woda uwięziona w skałach na Ziemi jest niefrakcjonowana, czyli jej stosunek izotopowy nie różni się od standardowej wartości dla wody w oceanach – stosunek protu do deuteru wynosi 1:6420. W atmosferze Marsa woda jest silnie frakcjonowana – w większości jest tam deuter, ciężki wodór, ponieważ wiatr słoneczny wywiał większość lekkiego wodoru w przestrzeń kosmiczną.
Badacze postanowili zbadać obfitość izotopów wodoru w skorupie Marsa. W tym celu skupili się na meteorytach Black Beauty oraz Allan Hills, z czego ten pierwszy był szczególnie interesujący, ponieważ stanowi zbitkę materii z różnych etapów historii Marsa.
Dzięki temu dowiedzieliśmy się jak skorupa Marsa zmieniała się na przestrzeni kilku miliardów lat – mówi Barnes.
W próbkach meteorytów stosunek obfitości izotopów wypadł na poziomie pomiędzy skałami ziemskimi a atmosferą Marsa. Gdy uzyskane wyniki porównano z wcześniejszymi badaniami, także tymi wykonanymi za pomocą łazika Curiosity, okazało się, że przez ponad 4 miliardy lat historii Marsa nic się nie zmieniło.
Zaczęliśmy się zastanawiać czy to nie dziwne. Jakim cudem atmosfera Marsa ulega frakcjonowaniu, a skorupa pozostaje taka sama przez miliardy lat – mówi Barnes. Co więcej, zaczęliśmy się zastanawiać dlaczego skorupa planety różniła się od płaszcza, warstwy leżącej tuż pod nią. Jeśli spróbujemy wyjaśnić stały stosunek izotopowy skorupy Marsa, to atmosfera nam w tym nie pomoże. Wiemy natomiast, że skorupy planetarne powstają ze stopionych skał z wnętrza, które zestaliły się na powierzchni.
Początkowo naukowcy założyli, że wnętrze Marsa jest bardziej podobne do Ziemi i niefrakcjonowane.
Może to oznaczać, że zmienność stosunku izotopów wodoru w próbkach wynika albo zanieczyszczeń powstałych na Ziemi, albo jest wynikiem oddziaływania atmosfery podczas wyrzucania skał z powierzchni Marsa w przestrzeń kosmiczną.
Teza mówiąca, że wnętrze Marsa przypomina ziemskie jest efektem badań jednego z marsjańskich meteorytów, który najprawdopodobniej pochodzi z płaszcza planety – warstwy znajdującej się między jądrem a skorupą Marsa. Warto jednak zauważyć, że różne meteoryty marsjańskie znacząco różnią się od siebie.
Analizując literaturę naukową i dostępne dane naukowcy wyodrębnili dwa typy marsjańskich skał wulkanicznych – wzbogacone szergotyty i zubożone szergotyty (nazwa pochodzi od pierwszego znalezionego w Indiach meteorytu marsjańskiego Shergotty) – różniące się od siebie stosunkami izotopowymi wodoru. Wzbogacone szergotyty zawierają więcej deuteru niż zubożone, które są bardziej podobne do skał ziemskich.
Okazuje się, że gdy zmieszamy różne proporcje izotopów wodoru z tych dwóch rodzajów szergotytów, to uzyskamy taką wartość, jaką mamy w skorupie Marsa – mówi Barnes.
Naukowcy uważają, że szergotyty zawierają sygnatury dwóch różnych zbiorników wodoru – a tym samym wody – wewnątrz Marsa. Znaczące różnice między innymi wskazują, że w Marsie istniało więcej niż jedno źródło wody oraz, że na powierzchni planety nigdy nie było globalnego oceanu magmy.
