Мы можем наконец понять, как появился странный редкий минерал на Марсе

В 2016 году марсоход Curiosity обнаружил что-то действительно необычное в кратере Гейла на Марсе.

На склоне горы Шарп, где работал Curiosity, было большое количество редкого минерала; редко, по крайней мере, здесь, на Земле. Тридимит, разновидность кварца, по-видимому, образуется крайне редко и при высоких температурах, подобных тем, которые можно обнаружить в магме.

Хотя на Марсе в некоторых регионах имеются обширные свидетельства прошлой активности базальтового вулканизма, когда-то предположительно заполненный водой кратер Гейла не входит в число этих регионов, что заставляет ученых задуматься о том, как этот минерал оказался там. раскрыть тайну: этот тридимит мог образоваться в результате одного эксплозивного извержения вулкана, произошедшего примерно от 3,0 до 3,7 миллиардов лет назад.

«Обнаружение тридимита в аргиллитовом камне в кратере Гейла — одно из самых удивительных наблюдений. что марсоход Curiosity сделал за 10 лет исследования Марса», — сказала марсианский геолог Кирстен Зибах из Университета Райса.

«Тридимит обычно ассоциируется с кварцевыми, взрывоопасными, эволюционировавшими вулканическими системами на Земле, но мы нашел его на дне древнего озера на Марсе, где Большинство вулканов очень примитивны».

Поскольку на самом деле мы не можем добраться до Марса, у ученых было два инструмента для разгадки тайны: залежи тридимита, найденные здесь, на Земле, и собранные образцы минералов. из кратера Гейла и горы Шарп – пика в центре кратера – компанией Curiosity, которая отправляет данные о своих находках обратно на Землю.

Вот куда обратились Пейре, тогда работавшая в Университете Райса, и ее коллеги.

Во-первых, Земля. Каждое задокументированное месторождение тридимита и условия его образования были тщательно изучены исследовательской группой.

Затем они просеяли данные, собранные Curiosity, о составе давно высохшего осадочного дна озера в Кратер Гейла.

Тридимит образуется при температуре выше 870 градусов по Цельсию (1600 градусов по Фаренгейту) и превращается в фазу, называемую кристобалитом, при температуре около 1470 градусов по Цельсию. Обе эти формы были обнаружены в одном слое на склоне горы Шарп.

Кроме того, Curiosity обнаружил полевой шпат и опаловый кремнезем, которые на Земле можно найти в вулканических контекстах.

Соединяя эти кусочки вместе, мы получаем захватывающий сценарий, связанный с магматическим очагом под кратером Гейла, существовавшим миллиарды лет назад. Команда предположила, что эта камера должна была находиться под водой некоторое время, больше, чем обычно.

В течение этого времени охлаждение должно было привести к процессу, называемому фракционной кристаллизацией, удаляя и разделяя минералы для получения избыток кремнезема.

Когда камера в конце концов взорвалась, это произошло в результате мощного взрыва, выбросившего в воздух пепел, содержащий кремнезем — теперь в форме тридимита, чтобы дождем снова спуститься в озеро в Кратер Гейла и окружающие его притоки.

Эти воды должны были выветриться и отсортировать пепел, чтобы получить химический состав слоя, наблюдаемый Curiosity, заявила команда.

«На самом деле это прямолинейная эволюция других вулканических пород, которые мы обнаружили в кратере, — объяснил Зибах.

— Мы утверждаем, что, поскольку мы видели этот минерал только один раз, и он был сильно сконцентрирован в одном слое, вулкан, вероятно, извергался. в то же время озеро было там.Хотя конкретный образец, который мы проанализировали, не был исключительно вулканический пепел, это был пепел, выветрившийся и отсортированный водой».

Поскольку это кремнеземное извержение представляет собой эволюционировавший тип, который отличался бы от базальтового вулканизма, свидетельства которого имеются в изобилии на Марсе, анализ команды предполагает, что красная планета могла иметь гораздо более сложную вулканическую историю, чем мы знаем.

По словам команды, будущие миссии должны искать доказательства других случаев этого развитого вулканизма, чтобы помочь ограничить, когда и в чем контексте это произошло на Марсе.

«Марс, — писали они в своей статье, — это не только базальтовый мир».

Исследование опубликовано в журнале Earth and Письма о планетарной науке.