Curiosity только что узнал, что в кратере Гейла когда-то находилось огромное соленое озеро.

Неглубокое озеро с отмелями и без видимых признаков жизни вокруг, на фоне гор под голубым небом.

Соляная равнина Кискиро в Альтиплано, Южная Америка. Ученые считают, что это может быть похоже на озеро (а), которое когда-то существовало в кратере Гейла на Марсе. Изображение предоставлено Максимом Бочаровым /НАСА.


Несколько миллиардов лет назадКратер Гейлана Марсе есть озеро или череда озер. Когда-то в это озеро впадала даже река. К такому выводу пришли ученые, работающие с данными НАСА.Марсоход Curiosityна Марсе, который приземлился внутри кратера Гейла в августе 2012 года и с тех пор исследует этот регион. Теперь новое исследование данных Curiosity, проведенное учеными НАСА, добавило больше кусочков к загадке того, какими были условия на древнем Марсе.

НАСАобъявилисследование 19 мая 2020 г.рецензируемыйдокумент с подробным описанием этих выводов былопубликовано27 января в журналеПрирода.


Результаты получены в результате всестороннего анализа данных многолетнего эксперимента на борту марсохода в химической лаборатории под названием «Анализ проб на Марсе» (СЭМ). SAM анализирует химический состав и минералы в образцах горных пород, в том числеорганические соединения- строительные блоки жизни - чтобы определить обитаемость этой части Марса на раннем этапе его истории. Это испытание ранее подтвердило обилие жидкой воды в прошлом, а также множество органических молекул, сохранившихся в марсианских породах.

Красочная диаграмма слоев марсианской поверхности с большими стрелками и текстовыми аннотациями.

Схема предполагаемого углеродного цикла на Марсе. При небольшом количестве воды и отсутствии обильной поверхностной жизни на планете цикл сильно отличается от земного. Изображение предоставлено Лэнсом Хаясидой / Калтех /НАСА.

Сложный механический и электрический прибор в лаборатории - в золотом корпусе с комплектующими и проводкой.

ЗРК в Центре космических полетов им. Годдарда (GSFC), прежде чем он был помещен в Curiosity для полета на Марс. Изображение черезНАСА/ GSFC.

Последний анализ обнаружил свидетельства существования ранее покрытого льдом озера в кратере Гейла, которое, как считается, могло существовать в более холодный период между двумя более теплыми периодами времени.Хизер Франц, геохимик из Центра космических полетов Годдарда (GSFC), который руководил новым исследованием, сказал вутверждение:




В какой-то момент окружающая среда на поверхности Марса должна была претерпеть переход от теплой и влажной к холодной и сухой, как сейчас, но когда и как именно это произошло, остается загадкой.

Свидетельства подтверждают идею о том, что климат Марса чередовался между более теплым и холодным, прежде чем, наконец, стал постоянно холодным и сухим, каким мы его видим сегодня. Изменения восевой наклонпланеты и вулканическая активность могли сыграть важную роль в этой нестабильности. Действительно, химические и минералогические изменения в марсианских породах также показывают это: одни слои горных пород формируются в более теплых условиях, а другие - в более холодном климате.

Большое круглое отверстие в красновато-оранжевом пейзаже, заполненное водой и окруженное краями кратера.

Художественная концепция кратера Гейла, когда он был заполнен озером несколько миллиардов лет назад. Марсоход Curiosity ранее имел доказательства наличия озера или ряда озер с течением времени. Новое исследование предполагает, что озеро могло быть покрыто льдом в периоды более холодного климата. Изображение черезНАСА/ JPL-Caltech / ESA / DLR / FU Berlin / MSSS.

Так как же Франц и ее команда нашли доказательства существования озера, покрытого льдом?


За пять лет Curiosity собрал 13 образцов горных пород и пыли. Из них внутри SAM извлекались углекислый газ и кислород. Каждый образец нагревали до 1 650 градусов по Фаренгейту (900 градусов по Цельсию), чтобы высвободить захваченные газы. Температура печи SAM в то время позволяла понять, из каких минералов исходили газы. Это дало представление о углеродном цикле Марса, где газ обменивается между недрами Марса, поверхностными породами, полярными шапками, водой и атмосферой. Хотя на Марсе и сегодня существует углеродный цикл, он сильно отличается от земного, поскольку на нем мало воды и нет обильной жизни на поверхности. В качествеПол Махаффи, главный исследователь по ЗРК,объяснил:

Тем не менее, круговорот углерода все еще происходит и по-прежнему важен, потому что он не только помогает раскрыть информацию о древнем климате Марса. Это также показывает нам, что Марс - динамичная планета, на которой циркулируют элементы, которые являются строительными блоками жизни в том виде, в каком мы ее знаем.

На Марсе не так уж многокарбонатыслева - минералы, состоящие из углерода и кислорода, которые могут свидетельствовать о том, что когда-то на Марсе была гораздо более плотная атмосфера, вероятно, в основном это углекислый газ, как сегодня. Такая атмосфера потребуется, чтобы объяснить, как на планете когда-то могли существовать долговечные озера и реки. Но, несмотря на то, что карбонаты могут быть немногочисленными там, где приземлился Curiosity, те, что были обнаружены до сих пор, предоставили ценные ключи к разгадке древнего марсианского климата.

Два вращающихся набора палочек, соединяющих маленькие шарики, представляющие простые молекулы, и текстовые аннотации.

Сравнение молекулы карбоната и молекулы оксалата. Изображение через Джеймса Трали /НАСА/ Центр космических полетов Годдарда.


Изучивизотопыкислорода и углекислого газа - версии каждого элемента с разнымимолекулярные массы- ученые могут узнать, какие химические процессы были задействованы в образовании горных пород, в том числе, могла ли быть задействована какая-либо биологическая активность, как это происходит на Земле. Анализ показал, что в некоторых карбонатах изотопы кислорода были легче, чем изотопы марсианской атмосферы.

Почему это важно? Это предполагает карбонаты, образовавшиеся в холодном, вероятно, покрытом льдом озере. Если бы карбонаты образовались в более теплом озере, то изотопы на самом деле должны были бы быть немного тяжелее, чем изотопы из воздуха. Исследователи говорят, что лед, возможно, поглотил тяжелые изотопы кислорода, оставив после себя более легкие, которые в конечном итоге будут обнаружены в карбонатах.

Это вызывает недоумение, потому что может означать, что атмосфера все еще была тоньше, чем предполагалось. Но без более плотной и теплой атмосферы, как могли тогда существовать озера, реки и, возможно, даже океан в северном полушарии, как показали другие исследования?

Ответ может быть в виде минералов, называемыхоксалаты. Франц и ее команда предполагают, что часть углерода могла храниться в оксалатах, а не в карбонатах. Температуры, при которых углекислый газ выделялся из некоторых образцов внутри SAM, были слишком низкими для карбонатов, но подходящими для оксалатов. Найденные соотношения изотопов углерода и кислорода также подтверждают эту гипотезу.

Улыбающаяся молодая женщина с волосами до плеч и плакатами в фоновом режиме.

Хизер Франц из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, которая возглавила новое исследование. Изображение предоставлено НАСА /GSFC.

Если бы можно было доказать, что в этом участвуют оксалаты, это было бы интригующим, поскольку они являются наиболее распространенным минералом, производимым растительной жизнью на Земле, синтезируемым неполным окислениемуглеводы. Однако это само по себе не доказывает наличие жизни на раннем Марсе, поскольку они также могут образовываться при взаимодействии углекислого газа с поверхностными минералами (неорганическими или органическими катализаторами), водой и солнечным светом. Это процесс, который «имитирует» фотосинтез, называетсяабиотический фотосинтез. Возможно, это даже проложило путь к использованию фотосинтеза микробами на Земле.

Дополнительный анализ этих и будущих образцов SAM будет необходим, чтобы выяснить, какую роль играют оксалаты, если таковые имеются. ПредстоящийНастойчивость вездеходмиссия вКратерное озеро, запуск которого запланирован на это лето, должен пролить больше света на результаты исследований Curiosity. Кратер Джезеро похож на кратер Гейла тем, что в нем также было озеро, а древняя дельта все еще хорошо видна там, где река когда-то впадала в озеро. Настойчивость разработана специально для того, чтобы искать доказательства древней микробной жизни на Марсе, поэтому будет очень интересно посмотреть, что она обнаружит.

Итог: новое исследование результатов марсохода Curiosity свидетельствует о существовании покрытого льдом озера, когда-то существовавшего в кратере Гейла на Марсе.

Источник: аборигенная и экзогенная органика, а также круговорот поверхности и атмосферы на основе изотопов углерода и кислорода в кратере Гейла.

Через НАСА